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天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

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