碳纖維復合材料在航空領域的應用與發展展望

薛昊飛

摘 要 在社會科技快速發展的情況之下，我國的航空領域發展取得了空前的成就，航天領域也對材料各方面性能提出了更高的要求。基于此，相關的工作人員需要充分地對全新的碳纖維復合材料進行深入的研究和分析，然后將其有效地應用在航空領域當中。這樣能夠全面提升我國航空領域的制造技術和科技水平，同時也為航空領域當中新材料的有效應用打好基礎。本文首先分析了現階段航空領域碳纖維復合材料的實際應用情況，然后對航空領域當中碳纖維復合材料的應用進行了展望。

關鍵詞 碳纖維復合材料；航空領域；應用；發展展望

中圖分類號 TB3 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0012-01

復合材料主要是由兩種以上或者兩種不同性質的特殊材料，經過化學處理或者物理處理之后，形成具有全新特性和性能的材料。在材料融合之后，能夠充分地發揮不同材料的優勢，從而最大限度地提升復合材料的協同效應。另外，由于復合材料本身具有優于原材料的特性，能夠根據不同的要求和標準進行重新組合。在航空領域當中可以根據不同的要求，有效地運用不同的復合材料來完成制造。現階段，我國航空領域的復合材料應用水平不斷提高，其中碳纖維復合材料的應用較為

廣泛。

1 現階段航空領域當中碳纖維復合材料的實際應用情況

在航空領域當中有效的應用全新碳纖維復合材料，對不斷的提升航空領域的整體技術水平和制造效率是十分必要的。全面的在飛機制造當中有效地應用碳纖維復合材料，能夠更好的解決飛機使用壽命、可靠性、重量、性能等各個方面問題。航空領域當中碳纖維復合材料的應用可分為3個階段，分別是復雜受力構件或主承力構件階段；例如中央翼盒、機身的應用，承力較大構件或者次承力構件階段，例如機翼的應用；非承力構件或者受力不大構件階段，例如口蓋、舵面等的應用。

在軍用飛機制造的過程當中，國外碳纖維復合材料應用比例為25%～30%左右，例如，F-22“猛禽”戰斗機制造的過程當中是以碳纖維復合材料為主體，復合材料用量達到25%；F-35“閃電Ⅱ”聯合攻擊戰斗機制造過程當中的碳纖維復合材料使用量達到35%，從而使得戰斗機的整體重量大幅降低。臺風戰斗機在制造的過程當中使用了較多先進的技術，并且本身的碳纖維復合材料應用達到40%，戰斗機的方向舵、垂尾、機翼、機身基本是由碳纖維復合材料構成。與之相比，我國碳纖維復合材料在軍用飛機制造過程當中的應用僅有10%，如殲-11B重型戰機制造過程當中碳纖維復合材料的應用比例達到9%，其中水平尾翼、垂直尾翼、機翼等重要構件都采用了大量碳纖維復合材料。殲-10戰斗機將碳纖維復合材料應用在鴨翼、水平尾翼的制造過程當中，從而使得戰斗機的碳纖維應用比例達到10%。另外，FC-1梟龍戰斗機、L-15、“獵鷹”教練機都使用了比例不等的碳纖維復合材料。

在民用飛機制造的過程當中，國外先進國家已經實現了超過50%的碳纖維復合材料應用，例如，波音公司的B787飛機。空客A350XWB寬體飛機系列機體制造當中使用了70%的先進材料，其中，碳纖維復合材料得比例達到25%左右。A380超大型客機在在制造的過程當中消耗了35噸的結構材料，其中22%是碳纖維復合材料。我國大型客機ARJ21翔鳳客機在建造的過程當中采用的碳纖維復合材料只有2%，大型客機C919的中央翼部段部分、垂直尾翼、內外襟翼在制造的過程當中都使用了碳纖維復合材料，從而使得客機的整體材料應用比例達到7%。

2 航空領域當中碳纖維復合材料的發展展望

現階段，我國航空領域的碳纖維復合材料的應用水平不斷的提高，但我國的應用技術和生產水平仍然落后于國外發達地區和發達國家，碳纖維材料的制造和生產當中仍然存在著一定的問題。如，碳纖維復合材料生產技術較為落后，缺乏高端產品；碳纖維復合材料等應用領域有待拓展；材料的生產成本相對較高；產品的合格率相對較低，且質量較為不穩定；一體化成型技術水平有待發展。

在我國國防建設和國民經濟發展的過程當中，碳纖維復合材料是其中重要的戰略性材料，該材料的應用具有帶動力強、輻射面廣、技術含量高的特點，因此，能被廣泛地應用在不同的領域當中。據相關數據統計得知，全球碳纖維材料2014年達到10萬噸，而其中，占據大部分市場的碳纖維復合材料產品主要是由美、日企業生產的。相關人員根據數據預測得知碳纖維復合材料的需求量將以每年15%的速度不斷地增長，市場需求增加到如今的兩倍以上大約只需要五年的時間。而我國2030年的碳纖維復合材料的需求量將提升至30萬到50萬噸左右。為了更好地滿足航空領域的材料使用要求，未來的碳纖維復合材料生產和應用將不斷地向系列化、低成本化、多元化、高性能化發展。

這就意味著我國碳纖維復合材料生產領域具有較高的潛能，因此，相關人員需要全面地對碳纖維復合材料發展過程當中的實際問題進行深入的研究和分析，然后全面地加強對碳纖維復合材料的關鍵技術的研發力度。采取一系列有效的方法和手段不斷地提升我國的碳纖維復合材料的發展創新水平、質量控制水平、生產效率應用水平、工藝技術水平，最大限度地降低碳纖維復合材料的生產成本，以確保碳纖維復合材料能夠在航空領域以及其他領域當中獲得全面的應用。

3 結論

碳纖維復合材料具有優于其他復合材料的力學性能，因此，能夠被廣泛地應用于航空領域的生產和制造過程當中。特別是在飛機構件的生產過程當中，全面的應用碳纖維復合材料能夠最大限度地提升構件的耐腐蝕性、耐疲勞性，還能夠在大大減輕飛機重量的情況之下全面提升飛機的強度。另外，全面的將碳纖維投入因為生產之后，不僅能夠更好地滿足航空領域的材料需求，同時也能最大限度地降低飛機建造過程當中的各種

成本。

參考文獻

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16-17，90.endprint