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从麻布到“塑料”——纵览飞机材料之变迁(三)

2018-11-19 12:57| 发布者: rock345 1074 0

摘要: 随着材料科学的进步,从20世纪70年代开始,新一代航空材料——“复合材料”应运而生。它相当于是一种“掺进加强纤维的塑料”(比如将玻璃丝纤维掺合在环氧树脂内)。 复合材料具有比强度高、刚度大、质量轻、并具有 ...

  随着材料科学的进步,从20世纪70年代开始,新一代航空材料——“复合材料”应运而生。它相当于是一种“掺进加强纤维的塑料”(比如将玻璃丝纤维掺合在环氧树脂内)。

  复合材料具有比强度高、刚度大、质量轻、并具有抗疲劳、减振、耐高温、可设计等一系列优点。
 
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先进航空发动机大量采用耐热合金钢
 

    它可以使飞机在维持原强度的前提下重量更轻盈(或者在同样重量下,强度更好)!其所创造的经济和军事效益可想而知。最极端一例是在80年代甚至出现了世界上第一架“全塑料”飞机。

    自玻璃纤维与有机树脂复合的第一代复合材料“玻璃钢”问世以来,陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功,性能不断得到改进,使复合材料领域呈现出一派勃勃生机。

    然而,在大多数场合,复合材料依然无法完全替代传统的铝系金属材料,大多还是只用于非主要承力件上,如舵面蒙皮、设备口盖、小飞机的机身和机翼蒙皮等。
 
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飞机机身结构
 

    此外,飞机的机载雷达一般采用玻璃纤维增强塑料做成头锥,将它罩住以便能透过电磁波。驾驶舱的座舱盖和风挡玻璃则采用丙烯酸酯透明塑料(有机玻璃)。飞机主起落架必须采用冲击韧性好的超高强度结构钢。……

    随着航空技术的进步,新一代复合材料问世。其中的佼佼者就是碳纤维复合材料。它的特点有:

    高强度(是钢铁的5倍);出色的耐热性(可以耐受2000以上的高温);出色的抗热冲击性;低热膨胀系数(变形量小);热容量小(节能);比重小(钢的1/5)和优秀的抗腐蚀与辐射性能。
 
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先进的碳纤维材料
 

     70年代以后,有越来越多的飞机使用以硼纤维或碳纤维增强的新型复合材料。铝、钛、钢和复合材料已成为现代飞机的基本结构材料。

     进入21世纪以来,先进飞机已经越来越青睐碳纤维复合材料,甚至将其在飞机结构总重中所占的比例作为衡量一个国家飞机制造技术的硬指标。并正在向用于机翼甚至前机身等主承力构件的方向发展。

     此外,为提高突防攻击能力、不被敌方雷达捕获,已在军用飞机上采用多种吸(雷达)波材料。而可承载与隐形一体化材料的出现,既是隐形飞机设计构思提出的需求,同时也使隐形飞机从设想变为现实。
 
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第四代战斗机F-35A在主要部件上大胆采用碳纤维材料
     航空技术的进步与发展对航空材料起着积极的作用;与此同时,材料科学与工程发展,新型材料的出现,制造工艺与理化测试技术的进步,又为航空新产品的设计与制造提供了重要的物质与技术基础,从而对航空产业的发展起着有效的推动作用。

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