碳纖維復合材料在航空中應用

碳纖維復合材料在航空中應用

    　碳纖維復合材料因其獨特、卓越的性能， 在航空領越特別是飛機制造業中應用廣泛。統計顯示，目前，無堿玻璃纖維布碳纖維復合材料在小型商務飛機和直升飛機上的使用量已占70％~80％，在軍用飛機上占30％~40％， 在大型客機上占15％~50％。
   
    　碳纖維增強樹脂基復合材料（CFRP）具有質量輕等一系列突出的性能，在對重量、剛度、疲勞特性等有嚴格要求的領域以及要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都具有很大優勢。
    　碳纖維增強樹脂基復合材料已成為生產武器裝備的重要材料。AV—8B 改型“鷂” 式飛機是美國軍用飛機中使用復合材料最多的機種，中堿玻璃纖維布其機翼、前機身都用了石墨環氧大型部件，全機所用碳纖維的重量約占飛機結構總重量的26％，使整機減重9％，有效載荷比AV—8A飛機增加了一倍。數據顯示采用復合材料結構的前機身段，可比金屬結構減輕質量32.24%。用軍機戰術技術性能的重要指標———結構重量系數來衡量，國外第四代軍機的結構重量系數已達到27～28%。未來以F-22 為目標的背景機復合材料用量比例需求為35%左右，其中碳纖維復合材料將成為主體材料。國外一些輕型飛機和無人駕駛飛機，已實現了結構的復合材料化。
    　直升飛機上碳纖維增強樹脂基復合材料的用量更是與日俱增。中堿玻璃纖維上漿布武裝了駐港部隊并參加了2007年上海合作組織在俄羅斯反恐軍演的直-9 型直升飛機，是我國先進的直升飛機。該機復合材料用量已占到60％左右，主要是CFRP。此外，日本生產的OH-1 “忍者” 直升飛機， 機身的40％是用CFRP，槳葉等也用CFRP制造。
    　在民用領域，世界最大的飛機A380 由于CFRP 的大量使用，創造了飛行史上的奇跡。這種飛機25%重量的部件由復合材料制造，中堿無捻玻璃纖維紗其中22%為碳纖維增強塑料(CFRP)。由于CFRP 的明顯減重以及在使用中不會因疲勞或腐蝕受損，從而大大減少了油耗和排放。燃油的經濟性比其直接競爭機型要低13%左右， 并降低了運營成本，座英里成本比目前效率最高飛機的低15%~20%，成為第一個每乘客每百公里耗油少于三升的遠程客機。