22毕业论文：新型材料在飞机制造领域的应用与发展

进步发展多组元合金化道路，在基础上加人铟锗硼和稀土等元素。

复合材料概述先进复合材料是比通用复合材料有更高综合性能的新型材料，它包括树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料和碳基复合材料等，它本身具备了较高的比强度比刚度，抗疲劳耐腐蚀成形工艺性好及可设计性强等特点，现已成为飞机结构中与铝合金钛合金和钢并驾齐驱的四大结构材料之。

先进复合材料及应用纤维增强树脂基复合材料纤维增强树脂基复合材料具有优异的综合性能，制备工艺容易实现，原料丰富。

在航空工业中，树脂基复合材料用于制造飞机机翼机身平尾发动机外涵道，也可以用于发动机喷管的烧蚀防热材料飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。

机型选用纤维增强树脂基复合材料的部分示意图如图所示。

材料和树脂传递模塑或近似的液态成型技术等。

通过编织经编针织机织缝纫等制造顶成型体，以及液态成型如树脂浸渗和树脂转移模塑，使整体制造的成本降低，层间增强，并达到减要求，双马来酚亚胺特别是可以液态成型的聚酚亚胺树脂基复合材料如系列的前景看好。

由于制造成本在复合材料构件总成本中所占份额最大，因此低成本成型制造工艺技术是目前发展的重点，主要包括纺织复合氧树脂复合材料而言，近年的趋势是发展液态成型纺织复合材料和非热压罐成型技术如电子束辐照交联技术等，即用得起的制造技术。

而对更高的温度盖了航空飞行器机体的主要面积。

图欧洲空中客车飞机的主要用材国际上航空先进树脂基复合材料的主要性能要求是，较高的耐温度使用性尽可能高的抗损伤容限和尽可能低的湿热环境效应。

就民用飞机上用量最大的碳纤维环显著的先进材料包括铝合金玻璃纤维混杂复合材料，碳纤维复合材料，芳纶纤维复合材料，玻璃纤维复合材料以及韧性环氧树脂双马来醚亚胺树脂和聚酚亚胺树脂基复合材料等，它们覆和安全也是项重要的研究课题。

航空材料的研究与发展机体材料机体材料主要包括铝合金钛合金和树脂基复合材料等，发展重点集中在低成本高性能的树脂基复合材料技术。

图是欧洲空中客车飞机的主要用材示例，其中最寿命和裂纹的扩展速率等数据，并计算出允许的裂纹长度和相应的寿命，以此作为设计生产和使用的重要依据。

对于有机非金属材料则要求进行自然老化和人工加速老化试验，确定其寿命的保险期。

复合材料的破损模式寿命们力求把材料性能发挥到极限程度。

为了充分利用材料强度并保证安全，对于金属材料已经使用损伤容限设计原则。

这就要求材料不但具有高的比强度，而且还要有高的断裂韧性。

在模拟使用的条件下测定出材料的裂纹起始试验来选择和发展的，以求适应于空间环境。

寿命和安全为了减轻飞行器的结构重量，选取尽可能小的安全余量而达到绝对可靠的安全寿命，被认为是飞行器设计的奋斗目标。

对于导弹或运载火箭等短时间次使用的飞行器，人真空环境所净化而加速了分子扩散过程，出现冷焊现象非金属材料在高真空和宇宙射线辐照下会加速挥发和老化，有时这种现象会使光学镜头因挥发物沉积而被污染，密封结构因老化而失效。

航天材料般是通过地面模拟过程。

耐腐蚀性能抗老化性能抗霉菌性能是航空航天材料应该具备的良好特性。

适应空间环境空间环境对材料的作用主要表现为高真空帕和宇宙射线辐照的影响。

金属材料在高真空下互相接触时，由于表面被高如浓硝酸四氧化二氮肼类和各种润滑剂液压油等。

其中多数对金属和非金属材料都有强烈的腐蚀作用或溶胀作用。

在大气中受太阳的辐照风雨的侵蚀地下潮湿环境中长期贮存时产生的霉菌会加速高分子材料的老化烯聚酰亚胺和全氟聚醚等，才能解决超低温下结构承受载荷的能力和密封等问题。

耐老化和耐腐蚀各种介质和大气环境对材料的作用表现为腐蚀和老化。

航空航天材料接触的介质是飞机用燃料如汽油煤油火箭用推进剂和液氢沸点为作推进剂，这为材料提出了更严峻的环境条件。

部分金属材料和绝大多数高分子材料在这种条件下都会变脆。

通过发展或选择合适的材料，如纯铝和铝合金钛合金低温钢聚四氟乙低温推进剂。

飞机在同温层以亚音速飞行时表面温度会降到左右，极圈以内各地域的严冬会使机场环境温度下降到以下。

在这种环境下要求金属构件或橡胶轮胎不产生脆化现象。

液体火箭使用液氧沸点为化合热以及高温粘性等物理性能来设计高温耐烧蚀材料和发冷却材料以满足高温环境的要求。

太阳辐照会造成在外层空间运行的卫星和飞船表面温度的交变，般采用温控涂层和隔热材料来解决。

低温环境的形成来自大自然和达个马赫数以上，温度高达上万摄氏度，有时还会受到粒子云的侵蚀，因此在航天技术领域中所涉及的高温环境往往同时包括高温高速气流和粒子的冲刷。

在这种条件下需要利用材料所具有的熔解热蒸发热升华热分解热达个马赫数以上，温度高达上万摄氏度，有时还会受到粒子云的侵蚀，因此在航天技术领域中所涉及的高温环境往往同时包括高温高速气流和粒子的冲刷。

在这种条件下需要利用材料所具有的熔解热蒸发热升华热分解热化合热以及高温粘性等物理性能来设计高温耐烧蚀材料和发冷却材料以满足高温环境的要求。

太阳辐照会造成在外层空间运行的卫星和飞船表面温度的交变，般采用温控涂层和隔热材料来解决。

低温环境的形成来自大自然和低温推进剂。

飞机在同温层以亚音速飞行时表面温度会降到左右，极圈以内各地域的严冬会使机场环境温度下降到以下。

在这种环境下要求金属构件或橡胶轮胎不产生脆化现象。

液体火箭使用液氧沸点为和液氢沸点为作推进剂，这为材料提出了更严峻的环境条件。

部分金属材料和绝大多数高分子材料在这种条件下都会变脆。

通过发展或选择合适的材料，如纯铝和铝合金钛合金低温钢聚四氟乙烯聚酰亚胺和全氟聚醚等，才能解决超低温下结构承受载荷的能力和密封等问题。

耐老化和耐腐蚀各种介质和大气环境对材料的作用表现为腐蚀和老化。

航空航天材料接触的介质是飞机用燃料如汽油煤油火箭用推进剂如浓硝酸四氧化二氮肼类和各种润滑剂液压油等。

其中多数对金属和非金属材料都有强烈的腐蚀作用或溶胀作用。

在大气中受太阳的辐照风雨的侵蚀地下潮湿环境中长期贮存时产生的霉菌会加速高分子材料的老化过程。

耐腐蚀性能抗老化性能抗霉菌性能是航空航天材料应该具备的良好特性。

适应空间环境空间环境对材料的作用主要表现为高真空帕和宇宙射线辐照的影响。

金属材料在高真空下互相接触时，由于表面被高真空环境所净化而加速了分子扩散过程，出现冷焊现象非金属材料在高真空和宇宙射线辐照下会加速挥发和老化，有时这种现象会使光学镜头因挥发物沉积而被污染，密封结构因老化而失效。

航天材料般是通过地面模拟试验来选择和发展的，以求适应于空间环境。

寿命和安全为了减轻飞行器的结构重量，选取尽可能小的安全余量而达到绝对可靠的安全寿命，被认为是飞行器设计的奋斗目标。

对于导弹或运载火箭等短时间次使用的飞行器，人们力求把材料性能发挥到极限程度。

为了充分利用材料强度并保证安全，对于金属材料已经使用损伤容限设计原则。

这就要求材料不但具有高的比强度，而且还要有高的断裂韧性。

在模拟使用的条件下测定出材料的裂纹起始寿命和裂纹的扩展速率等数据，并计算出允许的裂纹长度和相应的寿命，以此作为设计生产和使用的重要依据。

对于有机非金属材料则要求进行自然老化和人工加速老化试验，确定其寿命的保险期。

复合材料的破损模式寿命和安全也是项重要的研究课题。

航空材料的研究与发展机体材料机体材料主要包括铝合金钛合金和树脂基复合材料等，发展重点集中在低成本高性能的树脂基复合材料技术。

图是欧洲空中客车飞机的主要用材示例，其中最显著的先进材料包括铝合金玻璃纤维混杂复合材料，碳纤维复合材料，芳纶纤维复合材料，玻璃纤维复合材料以及韧性环氧树脂双马来醚亚胺树脂和聚酚亚胺树脂基复合材料等，它们覆盖了航空飞行器机体的主要面积。

图欧洲空中客车飞机的主要用材国际上航空先进树脂基复合材料的主要性能要求是，较高的耐温度使用性尽可能高的抗损伤容限和尽可能低的湿热环境效应。

就民用飞机上用量最大的碳纤维环氧树脂复合材料而言，近年的趋势是发展液态成型纺织复合材料和非热压罐成型技术如电子束辐照交联技术等，即用得起的制造技术。

而对更高的温度要求，双马来酚亚胺特别是可以液态成型的聚酚亚胺树脂基复合材料如系列的前景看好。

由于制造成本在复合材料构件总成本中所占份额最大，因此低成本成型制造工艺技术是目前发展的重点，主要包括纺织复合材料和树脂传递模塑或近似的液态成型技术等。

通过编织经编针织机织缝纫等制造顶成型体，以及液态成型如树脂浸渗和树脂转移模塑，使整体制造的成本降低，层间增强，并达到减重目标图。

图各种纺织结构复合材料技术其中，技术在美国军用战斗机垂尾及襟翼整流罩上的应用是使用该项技术制造的最大尺寸的零部件，前者长，重约。

我国在液态成型复合材料技术正在取得进展，图为北京航空材料研究院制备的中机身液态成型树脂基复合材料剪切梁。

图北京航空材料研究院制备的中机身液态成型树脂基复合材料剪切梁为了进步迎接先进复合材料更高性能价格比的挑战，欧洲空中客车公司提出的目标是更多地应用碳纤维复合材料以减重至，从而降低整个飞行成本。

但是，技术在减重的同时，制造成本比金属焊接结构高。

应用目前空中客车公司已储备的技术水平，可以达到减重降低成本的目标而采用新型金属焊接结构制作机身，减重却降低成本，可见在发展低成本高性能复合材料方面还大有潜力。

图是空中客车公司正在研制的全碳纤维复合材料机翼的静力实验。

美国也有高速民航机研究计划，其中心任务是开发聚醚亚胺复合材料和钛石墨纤维混杂复合材料等。

图空中客车公司正在研制的全碳纤维复合材料机翼的静力实验各国都非常重视扩展先进复合材料应用的技术平台建设。

目前，美国正在执行汽车复合材料技术向航空转移计划和复合材料用得起计划。

发动机材料目前最现的新材料。

为了扩大合金的应用范围，应解决下列问题改善现有合金的力学性能，特别