第三章波音公司使用复合材料的现状1-2.doc

课 题 第三章 波音公司使用复合材料的现状（1/2） 目的与要求 明确民用飞机的发展与复合材料之间的关联关系 基本熟悉复合材料与民机性能制件的连续 熟悉波音公司制造飞机用碳纤维的特性 了解目前波音使用的碳纤维的型号和使用部位 了解目前正在使用的有波音发起指定的行业标准 重 点 基本熟悉复合材料与民机性能制件的连续 熟悉波音公司制造飞机用碳纤维的特性 难 点 了解目前波音使用的碳纤维的型号和使用部位 教 具 复 习 提 问 了解目前波音使用的碳纤维的型号和使用部位 了解目前正在使用的有波音发起指定的行业标准 新知识点考查 明确民用飞机的发展与复合材料之间的关联关系 基本熟悉复合材料与民机性能制件的连续 布置作业 课堂布置 课后回忆 了解目前波音使用的碳纤维的型号和使用部位 备注 教员  图1 波音使用复合材料制作的B787窗框 图2 波音使用RTM工艺制造的航空部件  复合材料与民用飞机的关系 民用航空要求高效率、经济性、舒适性和便利性，以及极高的环保性能，新一代民用客机都以此作为目标。美国波音公司新一代客机B787最初称为7E7，其中的“E”字主要代表效率（Efficiency）、经济性（Economics）、超凡的乘坐舒适性和便利性（Extraordinary comfort and convenience）以及环保性能（Environmental performance）。怎样才能达到效率、经济性、舒适性和便利性、以及环保性能呢？答案是大量采用先进复合材料。 碳纤维复合材料，具有比强度高、比模量高、耐疲劳性能和尺寸稳定性好等一系列优点，是国防高技术发展的基础，是新一代武器装备发展的基础，也是军用和民用飞机发展的基础。在飞机上采用先进复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、改善气动弹性，提高飞机的综合性能，因此先进复合材料在军用和民用飞机上的应用不断得到扩大。当前美国航空航天领域先进复合材料的市场约为70亿美元，由于新一代民用客机上大量采用复合材料，预测到2026年将增长4倍，达到280亿美元。 从民用飞机发展来看，美国波音公司第一代民用客机B707上没有采用复合材料，复合材料的用量为零。1960、1970年代先进复合材料在民用飞机上的用量还只有1%～3%，像DC-9、DC-10、MD80和L1011等客机上先进复合材料的用量还只有1%左右，B747飞机的先进复合材料的用量当时比较高，也只有2%～3%。20世纪80年代民用飞机先进复合材料的用量有所提高，波音公司B757先进复合材料的用量为3%～4%，B767则达到4%～5%。 欧洲空中客车公司的先进复合材料的用量比美国波音公司高，A300-600达5%～6%，A310接近10%，而A320则大于10%接近12%。到90年代欧洲空中客车公司的A321、A330和A340的先进复合材料的用量都增长到13%～15%，A322则在15%～16%。波音公司的B777在10%～11%。表明在80年代到90年代先进复合材料在民用客机上的应用，欧洲空中客车公司领先于美国波音公司。21世纪以来，美国波音公司大力开展扩大先进复合材料在民用飞机上应用的研究，取得很大成绩，具体反映在必威体育精装版一代的民用客机B787上。B787用的材料见表1，铝合金用量约占20%，而先进复合材料在B787的用量高达50%。同期欧洲空中客车公司大型客机A380上先进复合材料的用量在25%左右。  表1 波音公司B787的材料 复合材料 铝合金 钛合金 钢 其他 50 20 15 10 5 国外民用航空的发展表明，随航空技术的发展，飞机应用的材料也在不断变化和发展。材料应用最明显的特点就是先进复合材料的比例在不断增长，包括在主承力构件、次承力构件和内装饰的应用，例如波音B787采用碳纤维复合材料制造机翼和机身结构，波音B787先进复合材料典型构件－机身段，它是长7m和宽6m的整体结构件。 先进复合材料主要指的是不同类型的碳纤维增强树脂基复合材料。由于碳纤维增强树脂基复合材料用量比例大幅度增长，因此，对碳纤维的需求量也不断地增长，这是近年来国际市场上碳纤维供应日趋紧张的重要原因。 先进复合材料的大量采用,降低了飞机结构质量，而新型的发动机和创新的流线型机翼设计，使B787飞机比目前同类飞机节省20%的燃油消耗，此外波音B787除了让中型飞机尺寸与DX飞机航程的实现结合，也将以0.85倍音速飞行，这与当代速度最快的民用飞机波音747速度是相同的，这也使其点对点远程不经停直飞能力得以更好的体现。 波音公司应用情况 民用航空对先进复合材料和碳纤维的需求 波音公司是民用飞机最有名制造商之一，波音B787梦想飞机（Dreamliner）是波音公司推出的首款全新机型