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摘要：要制造大飛機(jī)發(fā)展新型的復(fù)合材料是關(guān)鍵,。復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同材料通過(guò)某種方法結(jié)合而成,。其中各組分彼此"取長(zhǎng)補(bǔ)短",、"大力協(xié)同",，使性能比各單獨(dú)組分材料更優(yōu)異。 目前我國(guó)載重40噸以上的大飛機(jī)只有14架,，在1998年抗洪救災(zāi)時(shí),，70％的救災(zāi)物資是靠這14架飛機(jī)運(yùn)輸?shù)摹?005年，我國(guó)與俄羅斯簽訂協(xié)議計(jì)劃再購(gòu)買38架運(yùn)輸大飛機(jī),，但最近聽說(shuō),，協(xié)議的執(zhí)行遇到了困難,?；诟鞣娇紤]，2006年7月,，我國(guó)政府做出了大型客機(jī)與運(yùn)輸機(jī)一起上的決定,。2008年5月11日，中國(guó)商用大飛機(jī)公司在上海正式掛牌,。正如著名的材料界前輩師昌緒院士說(shuō)：“發(fā)展大飛機(jī),，材料要先行。”70年代,，飛機(jī)空重比全重大約在50％ ～60％左右,，到了90年代，空重占全重大約在40％左右,，這說(shuō)明飛機(jī)上留出了很大的比例用來(lái)裝人,、載物，如果沒(méi)有新材料,、新技術(shù)的話不可能有這樣大的進(jìn)步,。 要制造大飛機(jī)發(fā)展新型的復(fù)合材料是關(guān)鍵。復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同的材料通過(guò)某種方法結(jié)合而成的新材料,。其中各組分材料一般仍保持其原有持性,，但它們彼此"取長(zhǎng)補(bǔ)短"、"大力協(xié)同",，使新材料的性能比各單獨(dú)組分材料更優(yōu)異,。通常人們將復(fù)合材料中構(gòu)成連續(xù)相的組分稱為基體，非連續(xù)相的組分稱為增強(qiáng)材料,。 輕質(zhì),、高強(qiáng)度和高模量的復(fù)合材料屬先進(jìn)復(fù)合材料，它主要適于作結(jié)構(gòu)材料,。復(fù)合材料具有各向異性和性能可設(shè)計(jì)性特點(diǎn),，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的使用條件選用適當(dāng)?shù)慕M分材料和調(diào)整增強(qiáng)材料的方向使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)重量輕、安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理,。 先進(jìn)復(fù)合材料分為樹脂基復(fù)合材料,、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和碳-碳復(fù)合材料以及它們相互混合構(gòu)成的復(fù)合材料,。 復(fù)合材料在機(jī)身上的應(yīng)用 2000年以前在民機(jī)中復(fù)合材料只占到結(jié)構(gòu)重量的10％左右,，A380也只有20％左右，在當(dāng)時(shí)波音787的設(shè)計(jì)方案中,，復(fù)合材料用量達(dá)到了整個(gè)結(jié)構(gòu)重量的40％ 以上,，現(xiàn)在接近5O％ 。但在軍機(jī)方面,，英國(guó),、德國(guó)合作生產(chǎn)的歐洲戰(zhàn)斗機(jī)復(fù)合材料用量已接近80％。復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)在于它不需要象金屬材料那樣的大鍛件,、大鑄件,，需要許多大型鍛造、鑄造等加工設(shè)備,。復(fù)合材料有很好的整體性,，不僅改變了材料種類,，還改變了制造方法，大大增加了設(shè)計(jì)空間,，給我國(guó)的制造業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇,，也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。很多部件都可以埋在一層一層的片子里面了,，如無(wú)線電的高頻電纜就變成了復(fù)合材料一層里面的一個(gè)部分,，為了做健康診斷，還可把應(yīng)變片埋進(jìn)去,，進(jìn)一步也可把天線也埋到復(fù)合材料里面去,，同時(shí)要盡量用大件，不用小零件拼,，這樣就會(huì)使飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量大大減
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪上的應(yīng)用 纖維增強(qiáng)材料的一個(gè)特點(diǎn)是各向異性，因此可按制件不同部位的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)纖維的排列,。以碳纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料,，在500℃時(shí)仍能保持足夠的強(qiáng)度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合,，不但鈦的耐熱性提高,，且耐磨損，可用作發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片,。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合,，使用溫度可達(dá)1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多,。非金屬基復(fù)合材料由于密度小,，用于飛機(jī)可減輕重量、提高速度,、節(jié)約能源,。 2005年由中南大學(xué)黃伯云院士等研制成功的碳－碳復(fù)合材料飛機(jī)剎車片結(jié)束了國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)連續(xù)六年空缺的歷史。是由碳纖維增強(qiáng)劑與碳基體組成的復(fù)合材料,。碳－碳復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高,、抗熱震性好、耐燒蝕性強(qiáng),、性能可設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn),。碳－碳復(fù)合材料的發(fā)展是和航空航天技術(shù)所提出的苛刻要求緊密相關(guān)。80年代以來(lái),，碳－碳復(fù)合材料的研究進(jìn)入了提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用的階段,。在軍事工業(yè)中,，碳－碳復(fù)合材料最引人注目的應(yīng)用是航天飛機(jī)的抗氧化碳－碳鼻錐帽和機(jī)翼前緣,，用量最大的碳－碳產(chǎn)品是超音速飛機(jī)的剎車片,。碳－碳復(fù)合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結(jié)構(gòu)材料，具體而言,，它是用作洲際導(dǎo)彈彈頭的鼻錐帽,、固體火箭噴管和航天飛機(jī)的機(jī)翼前緣。目前先進(jìn)的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克/厘米3,，環(huán)向拉伸強(qiáng)度為75~115兆帕,。近期研制的遠(yuǎn)程洲際導(dǎo)彈端頭帽幾乎都采用了碳－碳復(fù)合材料。 隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展,，飛機(jī)裝載質(zhì)量不斷增加,，飛行著陸速度不斷提高，對(duì)飛機(jī)的緊急制動(dòng)提出了更高的要求,。碳－碳復(fù)合材料質(zhì)量輕,、耐高溫、吸收能量大,、摩擦性能好,，用它制作剎車片廣泛用于高速軍用飛機(jī)中。 不久的將來(lái),，當(dāng)我國(guó)自行研制的大飛機(jī)起飛的時(shí)候,，相信我國(guó)新材料領(lǐng)域?qū)㈦S著大飛機(jī)一同翱翔藍(lán)天。
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