10 中国材料进展 第28卷 成为趋势,先进树脂基复合材料已经成为不可缺少的关主要包括旋翼系统和机身结构。先进树脂基复合材料机 键航空结构材料。从上世纪90年代开始,先进战斗机翼、平尾、垂尾、鸭翼、直升机机身、尾段等复合材料 大量使用先进树脂基复合材料,如F-22飞机复合材料构件已经实现批量生产。图16为目前国内先进树脂基 的用量达到约2%,F-35复合材料用量达到 复合材料在不同飞机上的用量情况。此外,当今世界能 主要应用包括机翼、机身、尾翼等主要承力构件。 源短缺,节能和新型能源开发成为焦点,交通运输、风 14为国外先进战斗机复合材料的用量 力发电、海上石油开采等领域对先进树脂基复合材料的 需求迫切,先进树脂基复合材料应用领域将进一步 拓展。 America 2000 1965197019751980 图14国外先进战斗机复合材料的用量 Fe 14 The cam pos te material usage on fore gnm ilitary aircrafts 9801985199019952000200520102015 先进树脂基复合材料在民用飞机的应用从2003年 图16国内先进树脂基复合材料在不同飞机的应用 用量得到了跨越发展,空客公司的A380宽体客机复合 Fe 16 The app latin of cam posite n damestr aircrafts 材料的用量增加到2,波音公司的B787飞机复合材 料用量达到约50,空客公司在研的A350NWB复合材6结语 料用量将达到52。图15为先进树脂基复合材料在国 先进树脂基复合材料从上世纪60年代开始得到应 外民用客机的应用情况1。 用以来,已经逐步走向成熟,大量应用不但减轻了结构 重量,而且通过气动剪裁设计可解决飞行器颤振等问 n787 题,有效地提升了航空装备的性能,已经成为航空航天 领域不可或缺的关键材料之一。同样,先进树脂基复合 材料具有在未来持续发展的潜力。美国科学院在2003 年/面向21世纪国防需求的材料0研究报告中指出,在 A380 2020年前,唯有复合材料具有提升性能20%~2%的 A30mA3好1 潜力。碳纳米管等新型增强材料的岀现及结构功能一体 化复合材料的发展,预期新型树脂基复合材料性能将得 720144D90 到质的飞跃。 19751980198519901995200020052010 国内先进树脂基复合材料经过30年多的发展,初 步形成了满足目前航空航天装备研制所需的复合材料体 图15国外民用客机复合材料的用量 Fe 15 The campos te materal usage on fore gn cN il aircrafts 系,成形和配套技术逐渐成熟,应用经验不断积累,实 现了复合材料构件在歼击机的批量应用,先进树脂基复 随着国内先进树脂基复合材料性能的提高,制造技合材料已经成为支撑新型歼击机、大型飞杋研制不可缺 术的不断成熟,配套无损检测和装配等技术的完善,国少的关键材料技术。为了全面满足新型歼击机、大型飞 内先进树脂基复合材料在直升机、歼击机和大型飞机得机等航空装备发展的需要,先进树脂基复合材料应重点 到相当的应用。歼击机复合材料的用量已经达到⊕6 加强以下研究。 9P,主要包括机翼、平尾、垂尾、前机身、鸭翼、襟 (1)发展高韧性复合材料和新型高效整体结构,提 副翼、腹鳍等;直升机复合材料用量达到236~336,高复合材料应用的减重效率。国内先进树脂基复合材料中国材料进展 第 28卷 成为趋势, 先进树脂基复合材料已经成为不可缺少的关 键航空结构材料。从上世纪 90年代开始, 先进战斗机 大量使用先进树脂基复合材料, 如 F- 22飞机复合材料 的用量达到约 25% , F - 35复合材料用量达到 35% , 主要应用包括机翼、机身、尾翼等主要承力构件。图 14为国外先进战斗机复合材料的用量 [ 4]。 图 14 国外先进战斗机复合材料的用量 F ig1 14 Th e composite material usage on foreignm ilitary aircrafts 先进树脂基复合材料在民用飞机的应用从 2003年 用量得到了跨越发展, 空客公司的 A380宽体客机复合 材料的用量增加到 24% , 波音公司的 B787飞机复合材 料用量达到约 50%, 空客公司在研的 A350XWB复合材 料用量将达到 52%。图 15为先进树脂基复合材料在国 外民用客机的应用情况 [ 4- 43]。 图 15 国外民用客机复合材料的用量 F ig1 1 5 Th e composite material u sage on foreign civ il aircrafts 随着国内先进树脂基复合材料性能的提高, 制造技 术的不断成熟, 配套无损检测和装配等技术的完善, 国 内先进树脂基复合材料在直升机、歼击机和大型飞机得 到相当的应用。歼击机复合材料的用量已经达到 6% ~ 9% , 主要包括机翼、平尾、垂尾、前机身、鸭翼、襟 副翼、腹鳍等; 直升机复合材料用量达到 25% ~ 33% , 主要包括旋翼系统和机身结构。先进树脂基复合材料机 翼、平尾、垂尾、鸭翼、直升机机身、尾段等复合材料 构件已经实现批量生产。图 16为目前国内先进树脂基 复合材料在不同飞机上的用量情况。此外, 当今世界能 源短缺, 节能和新型能源开发成为焦点, 交通运输、风 力发电、海上石油开采等领域对先进树脂基复合材料的 需求迫切, 先进树脂基复合材料应用领域将进一步 拓展。 图 16 国内先进树脂基复合材料在不同飞机的应用 F ig1 16 The app lication of composite on domestic aircrafts 6 结 语 先进树脂基复合材料从上世纪 60年代开始得到应 用以来, 已经逐步走向成熟, 大量应用不但减轻了结构 重量, 而且通过气动剪裁设计可解决飞行器颤振等问 题, 有效地提升了航空装备的性能, 已经成为航空航天 领域不可或缺的关键材料之一。同样, 先进树脂基复合 材料具有在未来持续发展的潜力。美国科学院在 2003 年/面向 21世纪国防需求的材料 0 研究报告中指出, 在 2020年前, 唯有复合材料具有提升性能 20% ~ 25% 的 潜力。碳纳米管等新型增强材料的出现及结构功能一体 化复合材料的发展, 预期新型树脂基复合材料性能将得 到质的飞跃。 国内先进树脂基复合材料经过 30年多的发展, 初 步形成了满足目前航空航天装备研制所需的复合材料体 系, 成形和配套技术逐渐成熟, 应用经验不断积累, 实 现了复合材料构件在歼击机的批量应用, 先进树脂基复 合材料已经成为支撑新型歼击机、大型飞机研制不可缺 少的关键材料技术。为了全面满足新型歼击机、大型飞 机等航空装备发展的需要, 先进树脂基复合材料应重点 加强以下研究。 ( 1)发展高韧性复合材料和新型高效整体结构, 提 高复合材料应用的减重效率。国内先进树脂基复合材料 10