淺談復合材料在航空航天中的應用

薛昊飛

摘要：科技的快速發(fā)展不僅使得航空航天技術(shù)得到顯著的提升，同時也使更多全新的復合材料出現(xiàn)在航空航天領域。這些復合材料能夠有效地滿足航空航天發(fā)展過程當中對于材料輕重量、低成本、高性能的要求。相關(guān)的工作人員通過進一步的研究之后，還能夠顯著地提升復合材料的耐疲勞和耐高溫的性能，能夠顯著地擴大復合材料在航空航天領域的應用空間。本文首先分析了在航空航天中有效地應用復合材料的優(yōu)勢，然后進一步的分析了航空航天中復合材料的實際應用情況。

關(guān)鍵詞：復合材料；航空航天；應用

現(xiàn)階段我國航空航天發(fā)展雖然取得一定的成效，但與先進國家和地區(qū)仍然存在著一定的差距，特別是在復合材料的研發(fā)和應用方面仍存在著一定的不足?；诖?，相關(guān)的工作人員還必須要借鑒先進國家和地區(qū)的復合材料應用情況，結(jié)合我國實際情況不斷地引進先進的復合材料，大力地進行復合材料的自主創(chuàng)新和研發(fā)，不斷地實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和材料創(chuàng)新，以確保我國的復合材料研發(fā)能夠取得相對較好的效果。

一、在航空航天中有效地應用復合材料的優(yōu)勢

復合材料本身具有質(zhì)量較輕、強度較高，以及耐腐蝕性、耐疲勞性相對較強的諸多優(yōu)勢。在飛機結(jié)構(gòu)制造方面全面的應用復合材料，不僅能夠全面提升飛機的先進性和性能水平，同時也能最大限度地減輕飛機的自重。因此，復合材料的有效應用可以說是全面地促進航空航天領域發(fā)展的核心技術(shù)，也是在航空航天國際化競爭當中取得優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。

現(xiàn)階段，我國的飛機制造過程當中復合材料的應用比例已經(jīng)達到20%左右，在先進軍用飛機的制造過程當中，復合材料的應用范圍和應用比例更高。在我國航空航天技術(shù)不斷提升的情況之下，飛機制造和軍用飛機制造過程當中復合材料的應用比例將會不斷提高。預計在不久的未來，我國的軍用飛機制造復合材料應用比例能夠達到50%左右?，F(xiàn)階段，我國的航空航天復合材料應用取得了相對較好的成就，例如，在導彈的制造的過程當中，大部分的構(gòu)件都是由樹脂基復合材料制成的。這不僅能夠全面的降低導彈的重量，同時還能夠顯著地提升導彈的整體性能。

二、航空航天中復合材料的實際應用情況

（一）樹脂基復合材料的應用

樹脂基復合材料本身具有優(yōu)于傳統(tǒng)的鋁合金和鋼的強度，而且本身的質(zhì)量比傳統(tǒng)材料更輕。這主要是由于再利用乙烯基脂樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧脂樹脂進行復合材料制造的過程當中，增加了超高模量的聚乙烯纖維、芳綸纖維、碳纖維等物質(zhì)作為強化劑，從而使得樹脂基復合材料的整體性能大幅度提升。樹脂基復合材料能有效地應用在結(jié)構(gòu)件的制造過程當中，能夠顯著的提升結(jié)構(gòu)功能件和功能件的整體性能。另外，樹脂基復合材料必須具有較好的溫熱環(huán)境適應性能和耐高溫性能，同時也要具備較強的抗損傷性能，這樣才能夠更好地滿足航空航天領域的應用要求。

現(xiàn)階段，航空航天領域當中應用率相對較高的是碳纖維增強樹脂基復合材料，這種復合材料到制造成本相對較低，而且制造技術(shù)整體發(fā)展相對較快，還具備復合材料的諸多優(yōu)勢。因此，被作為一種成熟的復合材料廣泛地應用在航空航天尖端領域。另外，在民用客機的制造過程當中有效地增加碳纖維復合材料的應用比例，不僅能夠有效地降低飛行的成本消耗，同時也能最大限度地減輕民用客機的整體重量。在軍用飛機的制造過程當中，應用相對較廣的是芳綸纖維復合材料。這種復合材料本身具有彈性高、拉伸強度大、耐介質(zhì)性能良好、熱穩(wěn)定性較強等的特點，能夠全面地提升軍用飛機的整體防護性能。除此之外，通過將光譜纖維和芳綸纖維有效的中和，還能夠形成全新的光譜屏蔽材料。這種材料的比重相對較小、強度相對較高，本身的抗沖擊性能較為良好。在軍用飛機當中利用光譜纖維材料加工制成的紡織物，能夠快速的消散發(fā)射過程當中的能量，故而被大規(guī)模地應用在先進軍用飛機制造過程當中。

（二）陶瓷基和碳/碳復合材料的應用

碳/碳復合材料、陶瓷基復合材料各方面性能相對較強，是一種全新的耐熱結(jié)構(gòu)復合型材料。陶瓷基復合材料具有熱膨脹系數(shù)較小、耐高溫、抗氧化、比重小、斷裂韌性高、抗彎強度高等特點。在實際工作過程當中，溫度通常保持在12501650e的范圍左右。碳/碳復合材料能夠在溫度高于1650e的情況下使用，本身具有相對較高的耐熱性能，通常將其作為高溫發(fā)動機的重要構(gòu)件材料。

（三）功能復合材料的應用

功能復合材料是一種具備了磁、熱、聲、電、光不同特性材料，這種材料不僅能夠很好的保留組合匹配原材料的特性優(yōu)勢，同時也能夠通過不同的組合和匹配產(chǎn)生優(yōu)于原材料的特性或是全新特性。例如，將有機聚合物以特殊的工藝灌注到高孔率壓電陶瓷當中能夠制成全新的壓電材料，這種壓電材料的探測距離更遠、靈敏度更強。例如，導電復合材料、屏蔽復合材、磁性復合材料、熱濕敏復合材料、反射率和折射率可變的復合材料、柔性薄膜紅外熱釋電復合材料等，都是屬于正在研發(fā)的全新型功能復合材料。在航空航天中應用最為廣泛的功能性復合材料，還有聚酚亞胺樹脂基、雙馬來酚亞胺樹脂、韌性環(huán)氧樹脂、玻璃纖維復合材料（GFRP）、鋁合金玻璃纖維混雜復合材料（GLARE）等。

三、結(jié)語

相關(guān)的工作人員需要對航空航天領域當中的材料應用情況進行深入的研究和分析，在徹底的了解復合材料的性能和優(yōu)勢之后，有效地將其應用在航空航天領域當中。另外，相關(guān)部門還必須要不斷的優(yōu)化復合材料的生產(chǎn)工藝，在全面地提升復合材料的整體性能之下，盡可能的降低復合材料的生產(chǎn)成本。這樣不僅能夠全面地推進我國航空航天科技的發(fā)展和材料科學的發(fā)展，同時也能為在我國航空航天中全面的應用復合材料奠定良好的基礎。

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