復合材料具有重量輕、強度高、抗疲勞、可設計等特點，與飛機輕質化、長壽命、高效能的要求不謀而合，因此在飛機上的應用越來越廣泛。全球首款第五代戰(zhàn)機F-22的復合材料用量占飛機總重的24%；到了F-35戰(zhàn)斗機，其復合材料用量占飛機總重的比例提高至36%。民航客機復合材料的應用比例也日益提高，空客A380復合材料用量占飛機總重的20%；而被稱為夢想客機的波音787，復合材料使用量高達50%，成為迄今為止復合材料用量最多的一個機型。

近年來，市面上采用各種不同種類的復合材料制作的航空模型越來越常見。北航航模隊緊跟時代潮流，在航模上大膽使用復合材料。作為CADC大賽首個將復合材料大面積應用在模型上的團隊，我們在結構、設計和復合材料的選用、工藝上都實現(xiàn)了巨大突破。在2016CADC中國國際飛行器設計挑戰(zhàn)賽總決賽限時載運空投項目中，北航航模隊參賽機采用的彩色機翼驚艷亮相，其復合材料用量達到了90%以上。這款機翼在減輕重量的同時不僅增加了強度，炫彩靚麗的外觀更給模型增添了獨特的美感。下面，就為大家揭開它的神秘面紗。

這款炫彩機翼最引人注目的莫過于色彩斑斕的D形盒。其核心部件采用了三明治夾層結構的蒙板，具有重量輕、剛性高和強度高的特征，能在保持力學性能的同時顯著減輕結構重量。具體來說，這種三明治夾層結構由重量輕而相對較厚的芯材和兩側的兩層薄而堅硬且具有剛性的面板組成。其中面板結構承受平面壓縮和拉伸載荷；芯板則承受剪切載荷，具有高壓縮強度和高剪切強度。綜合考慮重量和強度要求，選擇了泡沫作為蒙板的芯材、玻璃纖維布作為面板材料。

在D形盒的制作工藝上，我們采用了模具成型的方式。這種成型工藝的一大好處是，制作出的蒙板一致性高，不會出現(xiàn)手工蒙制蒙板時出現(xiàn)的機翼扭轉問題。此外，模具成型蒙板表面質量高、平整光滑，可省去在D形盒外再蒙膜的步驟，進一步減輕了機翼的重量。

至于機翼展現(xiàn)的彩色效果，并不是機翼完工后再在表面噴涂顏料，而是蒙板成型前就在內部涂刷出了色彩。具體操作方法是通過往樹脂中加入不同顏色的顏料，從而做出彩色的機翼。

機翼的內部構造，我們在復合材料的使用上也做了很多嘗試。如機翼的主梁就有了質的改變，摒棄了過去采用的木材手工貼碳凸緣及木質腹板的傳統(tǒng)工藝，采用了碳纖維和泡沫固化工藝成型的一體翼梁。這種新結構與新工藝，在減少翼梁重量與工藝步驟的同時，翼梁的強度有了很大提升。而在翼肋的制作上，雖然沿用了輕木拼接而成的木質構架肋，但將原本的木質緣條改為在翼肋上粘貼單向碳纖維，增加了翼肋強度。

副翼盡管尺寸不大，但作用卻不小。特別是當模型在重載高速飛行的狀態(tài)下，傳統(tǒng)的木質構架副翼由于強度不足，副翼舵效很弱，因此對飛行安全影響很大。此外，這種構架式結構工藝步驟復雜、蒙膜難度較大。為此，我們改用實心泡沫外鋪玻璃纖維布成型的新材料與工藝制作副翼。為保證強度足夠，在玻纖布與泡沫之間，還編織了與副翼方向呈45°角的碳纖維網(wǎng)格，用最小的重量代價換取了更好的增強效果。這種方法同樣應用在了D形盒的制作中。

通過對復合材料的大面積應用，使這款炫彩機翼具有許多木質機翼沒有的優(yōu)點。首先，重量更輕、強度更高，純機翼結構（不加舵機和副翼）重量雖然不足300g，但在靜力試驗中卻能承受三倍于設計過載的載荷而不發(fā)生損壞。其次，復合材料成型機翼工藝性好、制作耗時少，只需兩天時間便可完成一副翼展4m的機翼。再有，采用模具成型的機翼，一致性高、易于裝配，可輕松地實現(xiàn)在不同模型間互換。

復合材料在航模上的應用有著巨大的發(fā)展空間，我們也將在復合材料應用的道路上繼續(xù)探索、前進。希望在未來的賽場上，能看到更多、更美麗的復合材料模型展翅飛翔！