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航空复合材料技术

航空先进复合材料及工艺技术发展

航空先进复合材料及工艺技术发展

【摘要】随着先进复合材料技术和工艺技术的迅速发展，复合

材料在飞机上的应用比例稳步增长，应用部位从非承力、次承力

结构向主承力和核心部件扩展，本文总结了近年来推动复合材料

发展的先进材料技术和制造工艺技术。

【关键词】航空先进复合材料；材料技术；工艺技术

0.引言

航空复合材料是一种由高强度、高刚度增强材料构成的新型材

料，具有良好的抗疲劳性、抗腐蚀性等一系列优点。复合材料是

综合权衡飞机减重、性能、成本三方面因素的理想材料，在飞机

上大量应用可以明显减轻飞机的结构重量，提高飞机的性能[1]。

受益于近二十年来复合材料技术和制造工艺技术的进展，复合

材料在飞机上的用量大幅增长，显著提高了飞机的综合性能和燃

油经济性。经初步统计，预浸料成本目前已降到120～190美元/kg，

结构制造成本已从上世纪90年代初1100美元/kg，降到目前275～

330美元/kg。复合材料原材料成本和结构件制造成本的大幅度降

低，经进一步扩大了复合材料的减重、性能和成本优势。

1.航空先进复合材料发展分析

复合材料原材料方面，航空用各种树脂基复合材料水平有大幅

度提高。在碳纤维材料方面，大丝束12k、24k已逐渐代替3k及

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6k，高强度的T700S及T800S已开始广泛生产。以977-3/IM7和

3900/T800S为代表的环氧树脂复合材料已发展到第二代，其CAI

达到245～315MPa，堪称首屈一指。以5250-4/IM7为代表的双马

基高温复合材料已发展到第二代，工作温度达到177℃，广泛用

于飞机高温部位。

聚酰亚胺复合材料广泛用于发动机高温部位，缺点是含甲撑替

二苯胺（MDA）有毒，美国研究出无MDA的预浸带可用于发动机

及飞机；因钛合金稀缺，聚酰亚胺预浸带正研究用来代替500℃

以下的钛合金。美国Amber公司开发的C740阻燃氰酸乙酯树脂

与碳纤维组成的材料固化后工作温度可达344℃，可用作无人机

S-100的尾喷管及发动机。

2.航空复合材料先进工艺技术发展分析

航空复合材料先进工艺技术方面，数字化技术、自动化技术、

低成本技术以及先进工艺装备的应用和发展，推动了复合材料工

艺技术从以手工制造、模拟量传递为特征的传统技术迅速转变为

以自动化制造、数字量传递为特征的先进技术，目前在航空复合

材料中得到广泛认可和推广应用的先进制造技术如下：

2.1数字化技术广泛应用

采用数字量形式对产品进行全面描述和数据传递，实现了设计

与制造之间的无缝集成。目前复合材料构件数字化制造主要体现

在预浸料自动下料、激光铺层定位和纤维自动铺放等方面。

2.2自动化技术迅猛发展

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自动铺叠可成型超大尺寸和形状复杂的复合材料制件，而且质

量稳定，工件净近成形，加工切削加工及原材料耗费减少。自动

铺带及丝束铺放的材料利用率达到80～97%，而手工铺层的材料

利用率仅为40%，先进铺带技术可降低制造成本30%～50％。据

统计，2001年前全球只有不足100台自动化复合材料铺层机，到

2007年全球拥有自动化复合材料结构制造用机器人设备250台。

2007年

篇二：航空航天复合材料技术新进展

航空航天技术新进展

——航空航天先进复合材料技术应用及进展

摘要：本文对航空航天先进复合材料的发展现状和应用情况进

行了论述，简述了先进复合材料的特性，重点介绍了几种常用先

进复合材料在航空航天领域的应用及相关技术的必威体育精装版进展，最后