飞机不再金属专制 复合材料占比已超金属.pdf

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飞机不再金属专制 复合材料占比已超金属.pdf

特别关注 【飞机不再金属专制 复合材料占比已超金属】 如今,复合材料在飞机上的应用已非常广泛,复合材料在总 材料中的比例逐步提高,成为衡量飞机结构先进性的重要指标。 相对之下,常规的金属材料占比越来越小。近年来大型民机在结 构选材方面,全金属材料过渡到全复合材料是种明显的趋势。 美国贝奇飞机制造公司曾制造出世界上第一架全复合材料飞 航空航天领域癿需求是碳纤 机。它使用了耐热性能好的碳纤维层,中间夹有环氧化物。石墨 维市场上癿一个亮点。目前, 碳纤维增强复合材料(CFRP ) 和环氧化物的保护层包裹着一种蜂窝状材料。这种复合结构要比 在飞机结构材料癿使用上限 目前普遍使用的铝、钢和钛的合金材料轻一半,强度和耐热性几 约为 50% ~55% ;正在研发 乎相同。 中癿支线飞机(小于 200 座癿 窄体商用飞机)将采用 15% ~ 1)波音787 梦想飞机 37%癿复合材料。在 2011 ~ 2020 年癿10 年间,通用航空 波音787 飞机主要由碳纤维复合材料制成。这种材料可像布 领域可望增加12400 架飞机, 料一样剪裁,因此新的生产工序制造出的边角余料和废料减少了。 公务机市场将新增13600 架。 新飞机上癿复合材料约占 现有的飞机主要是铝制的,必须铣削和切割掉大片或大块材料来 54% ,公务机中占68%左右。 制造飞机结构。被用来制造飞机零部件的原材料中,通常有90% 在生产过程中成为了边角余料。虽然这些材料可以再循环,但尽 可能避免浪费无疑是更好的办法。787 复合材料方案解决了这个 效率问题。 图表1 波音787 复合材料的使用 787及777使用复合材料和铝材情况 (按重量计算) 波音 波音 材料 777 787 资料来源:中国碳纤维网 中科战略 复合材料 12% 50% 铝材 50% 20% 与波音777 飞机相比,复合材料在波音787 中的占比有很大 提升,达到50%,远超过铝所占的20% 。而波音777 中复合材料 约占12%,铝占50% 。 以下为波音787 材料应用中各主要成份的占比: 1 ◆ 复合材料——50%; ◆ 铝——20%; ◆ 钛——15%; ◆ 钢——10%; ◆ 其他——5%。 其中一个使用复合材料替代铝材减少零部件数量的例子,体 现在第一个桶状机身段上,1500 张铝板共40000 –50000 个紧固 件,紧固件减少了80%。 图表2 整件复合材料桶状构造 资料来源:中国碳纤维网 中科战略 2 )波音747-8 飞机 波音747 系列的新机型波音747-8,家族成员包括747-8 洲 际飞机和747-8 货机。这款新机型体现了很多新技术,包括复合 材料的使用。与波音 777 飞机一样,747-8 飞机广泛采用新一代 铝合金,同时,它还在襟翼、扰流板、短舱和方向舵中采用石墨 复合材料。 图表3 波音747-8 飞机材料的使用情况

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