碳纤维复合材料在民用航空上的应用

摘  要：本文介绍碳纤维复合材料在民用航空上的应用，包括碳纤维复合材料在民用飞机上的应用、在B777和A380-800客机上复合材料采用情况以及国外对民用航空上应用复合材料的看法  
      前言2002年10 - 11月，作者在美国北卡罗来纳州首府洛利( Raleigh，NC)参加了2002年世界碳纤维会( Global Outlook for Carbon Fiber2002)，碳纤维复合材料在民用航空上的应用也是其中议题之一，美国波音公司的SCOTTKRAJCA在会上还就此作了专题报告。会后参观、访问了北卡罗来纳大学国家纺织实验室(State Textile Laboratory, North Carolina StateUniversity)和土木工程系，阿拉巴马大学材料工程系（Departmentof Materials Engineering,Universityof Alabama），乔治亚理工大学复合材料教育研究中  心 ( Compo-site Education and ResearchCenter, Georgia University of Technology) 、  材料科学与工程系和机械工程系等，与有关教授、专家和学者，讨论、交换对碳纤维、复合材料与先进材料技术现状、应用与发展的看法，有很大收获。本文简要介绍碳纤维复合材料在民用航空工业上的应用，包括：从1960年代至今复合材料在世界上大型客机上的应用、当前最先进和超大型客机的代表，美国波音公司B777和欧洲空中客车公司A380-800飞机上复合材料使用情况以及国外对复合材料在民用航空上应用的看法等，供有关领导和专家们参考。
1、复合材料在大型民机上的应用
       先进复合材料具有高比强度、高比模量等优点，在飞机上采用先进复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、改善气动弹性，提高飞机的综合性能，因此先进复合材料在飞机上的应用不断得到扩大。根据美国复合材料制造商协会统计，2001年世界上飞机生产对碳纤维的需求量约为900-1 000t。
       从大型民用飞机发展来看，美国波音公司第一代大型民用客机B707上没有采用复合材料，复合材料的用量为0。第二代B747上复合材料的用量为2% - 3%，已经有了明显的增长。B757和B767属于第三代大型客机，复合材料的用量增加到3% - 5%。波音公司最新的B777第四代大型客机，采用复合材料达到8-9t，占该机结构质量的g%左右。欧洲空中客车公司生产的超大型客机A380-800可搭乘555名旅客，起飞质量56t，复合材料的用量高达25%。
        从1960年DC-9飞机到2004年A380-800客机，复合材料在大型民用飞机上的用量根据美国宇航局( NASA)哈里斯(Harris，C．E．)和夏特( Shuart，M．J．)的统计详见表1。 
  由表1对复合材料在民用飞机上的应用可得出如下结论：