飞机上的复合材料是什么鬼?

2020年3月28日 分类:石墨烯新闻 作者:资深机长陈建国

今天凌晨一架787飞机被380飞机在地面剐蹭了。这两架飞机都大量的使用了复合材料,那么复合材料是什么东西呢?

刚刚凌晨1点多,波音787被空客380“破身”了

复合结构

历史

航空器结构使用复合材料的历史可以追溯到二战期间的B-29飞机,其机身使用了柔性玻璃纤维绝缘材料。到了20世纪50年代后期,欧洲的高性能滑翔机制造商使用玻璃纤维作为主要的结构。1965年,美国联邦航空空局认证的第一个正常类别的全玻璃纤维飞机是被称为Diamant HBV的瑞士滑翔机。四年后,美国联邦航空局认证了一个正常类别的四座单发飞机—— Windecker Eagle。到2005年,超过35%的新飞机是由复合材料建造的。复合材料是一个广义的概念,可以是玻璃纤维材料、碳纤维布、凯夫拉™布,或上述的混合物。复合材料结构有两个优点:非常光滑的外表和易塑形成复合曲线或流线造型的能力。 [图3-15 ]

飞机上的复合材料

复合材料是纤维增强基质系统。基质是将纤维粘合在一起的“胶水”,固化后能成型,但纤维承载大部分的负载。有许多不同类型的纤维和基质系统。在飞机上,最常见的基质是环氧树脂,这是一种热固性塑料。与其他选择相比,如聚酯树脂,环氧树脂具有较强的牢固性和耐高温性能。根据结构特性,固化时间和温度以及成本不同,可供使用的环氧树脂也有多种类型可选。

航空器构造中最常使用的增强纤维是玻璃纤维和碳纤维。玻璃纤维具有良好的拉伸强度和抗压强度,抗冲击性好,易于使用,且相对便宜、易于获得。它的主要缺点是,有点重,而且难以将一个玻璃纤维的承重结构设计得比一个精心设计的等效铝结构更轻。碳纤维在抗拉和抗压强度上都比玻璃纤维强,且具有较高的抗弯刚度。与玻璃纤维比它也是相当的轻。然而,它的耐冲击性相对较差,纤维比较易碎,往往会在强烈的冲击下粉碎。就像在波音787的水平和垂直尾翼上一样,这种易碎的特性可以通过和环氧树脂组合成“坚韧”系统使用来得到极大改善。碳纤维比玻璃纤维更为昂贵,但价格也因B-2计划带动的创新和在上世纪90年代波音777的研发而下降。非常精心设计的碳纤维结构可以比同等的铝结构明显减轻,有时可达30%左右。

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