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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划先进复合材料在飞机上的应用及发展摘要：21世纪是新型材料为物质基础的时代。各种高分子材料以它优异的性能在各种方面领域有广泛的应用。在飞机制造工业中，由于高分子材料的使用，飞机本身的质量的减轻性能更加稳定的同时也减少了能源的消耗。本文主要是列举了几种常见的高分子材料在飞机上的应用。关键词：航空航天；国防1.前言材料是人们生活和生产必须的物质基础。也是人类进化的重要里程碑。材料科学主要研究材料的成分、分子或原子机构、微观及宏观组织以及加工制造工艺和性能之间的关系。它是一门边缘新科学，主要
2、一固态物理和固态化学、晶体学、热力学等位基础，结合冶金化工及各种高新科技术来探讨材料内在规律和应用。材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。但并不是所有物质都可称为材料，如燃料和化工原料、工业化学品、食物和药品等，一般都不算作材料。2.材料可按多种方法进行分类。按物理化学属性分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。按用途分为电子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。实际应用中又常分为结构材料和功能材料。结构材料是以力学性质为基础，用以制造以受力为主的构件。结构材料也有物理性质或化学性质的要求，如光泽、热导率、抗辐照能力、抗氧化、抗腐蚀能力等，根据材料用途不
3、同，对性能的要求也不一样。功能材料主要是利用物质的物理、化学性质或生物现象等对外界变化产生的不同反应而制成的一类材料。如半导体材料、超导材料、光电子材料、磁性材料等。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。3.材料的发展简史人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。1万年以前，人类对石器进行加工，使之成为器皿和精致的工具，从而进入新
4、石器时代。新石器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代。随着技术的进步，又发展了钢的制造技术。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的
5、变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用。先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。仅半个世纪时间，高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱，并在年产量的体积上已超过了钢，成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代，合成化工原料和特殊制备工艺的发展，使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变，许多新型功能陶瓷形成了产业，满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。结构材料的发展，推动了功能材料的进步。
6、20世纪初，开始对半导体材料进行研究。50年代，制备出锗单晶，后又制备出硅单晶和化合物半导体等，使电子技术领域由电子管发展到晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路。半导体材料的应用和发展，使人类社会进入了信息时代。现代材料科学技术的发展，促进了金属、非金属无机材料和高分子材料之间的密切联系，从而出现了一个新的材料领域复合材料。复合材料以一种材料为基体，另一种或几种材料为增强体，可获得比单一材料更优越的性能。复合材料作为高性能的结构材料和功能材料，不仅用于航空航天领域，而且在现代民用工业、能源技术和信息技术方面不断扩大应用。4.材料的发展和应用复合材料(Compositematerials)
7、，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料，从此出现了复合
8、材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天
9、、汽车等行业。XX年美国汽车零件的复合材料用量达万吨，欧洲汽车复合材料用量到XX年估计可达万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在XX年的用量达万吨，汽车等领域的用量仅为万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来人们对环保问题
10、的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托盘和包装箱，用以替代木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。5.材料在航空航天领域的应用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XX以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。先进复合材料在航空航天的应用情况摘要:讨论了先进复合材料在航天飞机，航空发动机，机用雷达天线罩，航天隔热材料，航天卫星和宇航器，固体火箭发动机课题壳体，战略导弹等方面的应用情况。结合了航空航天应用
11、阐明了先进复合材料未来的发展趋势，重点是提高耐热性，抗冲击韧性和发展低成本制造技术。Abstract:ThepresentsituationoftheApplicationofAdvancedcompositeinAviationandAerospace关键词：先进复合材料；航天；航空；应用；国防；军工引言：复合材料与金属，高聚物，陶瓷并称为四大材料。今天，一个国家或地区的复合材料工业水平，已成为衡量其科技水平和经济实力的标志之一。而先进的复合材料专指可用于加工主承力结构和次承力结构，其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。目前主要指有较高强度和模量的硼纤维，碳纤维等。先进复合材料基复合
12、材料等。主要应用部位为机翼，中机身蒙皮和隔热框，尾翼等。如今我国先进战斗机ACM用量也大大增加。近10a来，国内飞机上也较多的使用了ACM。例如由国内3家科研单位合作开发研制并生产QY8911/11T3双马来酰亚胺单向碳纤维预浸料及其ACM以用于飞机前机身段、垂直尾翼安定面、机翼外翼、阻力板、整流壁板等构件。由北京航空材料研究所研制的Peek/As4c热塑性树脂单向碳纤维预浸料及其ACM，具有抗断裂韧性、耐水性、抗老化性、阻燃性、和抗疲劳性能。适合制造飞机主承立构件，可在120摄氏度下长期工作，已用于飞机起落架航护板前蒙皮。在航空发动机上的应用美国通用电器飞机发动机事业集团和惠普公司，以及一些
13、二次承包公司，都在用ACM取代金属制造飞机发动机零部件，包括发动机舱系统的许多部位推力反相器，风扇出风道导流片等都由ACM制造。如发动机进口气罩的外壳是由美国聚合物公司的碳纤维环氧树脂预混料叠铺而成。它具有耐177摄氏度高温的热氧化稳定性。壳表面光滑似镜面，有利于形成层流。又如FW4000型发动机油80个149摄氏度的高温空气喷口导流片，也是碳纤维环氧树脂浸预料制造的。在316摄氏度这一极限温度下的环境中，ACM不仅性能优于金属，而且经济效益高。据波音公司估算，喷气客机质量每减轻1kg,飞机在整个使用期限内即可省2200美元。在机用雷达天线罩上的应用机用雷达罩是一种罩在雷达天线外的壳型结构，其
14、使用性能要求透微波性能良好，能承受空气动力载荷作用并保持规定的气动外形，便于拆装维护，能够在严酷的飞行条件下正常工作，可抵抗恶劣环境引起的侵蚀，ACM具有优良的透雷达波性能，足够的力学性能和简便的成型工艺，使他成为理想的雷达罩材料。目前制作的雷达罩材料较多的采用的是环氧树脂和E玻璃纤维。玻璃纤维品种中还有空心的s-2纤维，其密度为/cm*3,制成的复合材料抗拉强度为还有一种低介电D-玻璃纤维，是一种硅硼纤维主要用于制造雷达罩，目的是改善电性能和减少电气厚度以及降低实心罩的质量。随着对雷达罩性能要求的不断提高，D玻璃纤维、石英玻璃纤维等增强材料及改性双马来亚胺树脂。DAIP树脂、氰酸脂等具有更好
15、介质性能的ACM也投入了使用。石英纤维作为制作雷达罩材料在航天飞机、隐身飞机及导弹上已应用了数十a，其电性能优异，热膨胀系数为0，硬度高，用它代替以往的玻璃纤维，可以获得高性能的雷达罩。2.在航空航天方面的应用航天技术对结构材料不仅提出减质量要求，还要求结构材料具有高比模量和高比强度，最好还兼具一些特殊的性能，如耐热，隔热等。由于ACM具有以上有点，被广泛应用于航空航天工业上。在防热方面的应用导弹，卫星及其他航天器在进入大气层时，防热是航天技术必须解决的关键问题之一，如果不采取一些措施，将像流星一样被烧毁。早在1950年代，美国就采用了石棉酚酞作为烧蚀放热材料，如“丘比特”中程导弹，苏联“东方
16、号”飞船也是该种材料。在卫星和宇航器上的应用卫星结构的轻型化对卫星功能机及运载火箭的要求至关重要，所以对卫星结构的质量很严。国际通讯卫星VA中心推力筒用碳纤维代替铝后减质量23kg，可使有效载荷舱增加450条电话线路，仅此一项盈利就接近卫星的发射费用。我国在“风云二号”气象卫星及“神舟”系列飞船均采用了碳/环氧ACM做主承立构件，大大减轻了卫星质量，降低了发射成本。战略导弹的应用美国已采用JFRP作为弹头结构壳体、仪器舱等。据洛克希德导弹与宇航公司称，用碳纤维/环氧ACM制造的结构取代铝结构，可使结构配件减轻40%.另外ACM导弹发射筒在战略导弹和战术型号上被国外广泛采用。如美国战略导弹MX等。未来发展方向提高耐热性以发动机为例，
