航空领域应用的新进展

碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能,与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中,是唯一强度不下降的物质。此外,其还兼具其他多种得天独厚的优良性能:低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性、纺织加工性均优良等。因此,碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域,在航空航天领域的光辉业绩,尤为世人所瞩目。 

2005年世界碳纤维的耗用量已超过2万吨,图1为21世纪前十年碳纤维需求量的统计预测情况。航空航天领域的碳纤维需求情况见表1所示,约占总消耗量的20%左右。


航空领域应用的新进展

 

T300

碳纤维

/

树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用,

目前应用较多的

为拉伸强度达到

5.5GPa

,断裂应变高出

T300

碳纤维的

30

%的高强度中模量碳纤维

T800H

纤维。

 

 

1

)军品

 

碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。

在战斗机和直升机上,

碳纤维

复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维

/

氧和碳纤维

/

双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,起到了

明显的减重作用,大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能,数据显示采用复合材料结构的前机身

段,可比金属结构减轻质量

31.5%

,减少零件

61.5%

,减少紧固件

61.3%

;复合材料垂直安定

面可减轻质量

32.24%

用军机战术技术性能的重要指标

——

结构重量系数来衡量,

国外第四

代军机的结构重量系数已达到

27

28%

。未来以

F-22

为目标的背景机复合材料用量比例需求

35%

左右,其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机,已

实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是

T300

级和

T700

级小丝束碳纤维增强的复合材

料。

航空领域应用的新进展 

T300碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用,目前应用较多的为拉伸强度达到5.5GPa,断裂应变高出T300碳纤维的30%的高强度中模量碳纤维T800H纤维。  

(1)军品 

碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上,碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,起到了明显的减重作用,大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能,数据显示采用复合材料结构的前机身段,可比金属结构减轻质量31.5%,减少零件61.5%,减少紧固件61.3%;复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量,国外第四代军机的结构重量系数已达到27~28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右,其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机,已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材料。


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