新材料被广泛应用于大飞机

18.07.2014  16:49

 

在世界航空发展史上,流传着这样一句话:一代材料,一代飞机。新材料是航空技术的重要基础。很长一段时间,飞机材料以铝及铝合金为主。随着材料工业的发展,复合材料、钛合金、铝合金、钢和高温合金已成为飞机及发动机的五大候选材料。从材料性能来看,复合材料和钛合金在比强度、抗腐蚀性能等方面具有优势,铝合金和钢在工艺性能和经济性能等方面具有优势。

以波音公司2004年正式启用的全球第一款以碳纤维合成物为主体材料的民用喷气客机787(也称梦幻客机)为例,(碳纤维)复合材料、铝、钛及钢的比例(重量比)分别为61%、20%、11%和 8%。碳纤维复合材料的使用量超过半数,波音787在整个机身、机翼、尾翼和发动机舱都用碳纤维复合材料制备而成。

再来看看空客A350,它的材料使用比例是:复合材料52%、铝锂合金20%、铝7%、钛14%及钢7%。A350是一款可与波音787媲美和竞争的大中型客机,它的材料使用比例同样具有代表性。显然,A350的复合材料使用比例比波音787稍低,但也超过半数,不同的是,A350使用了20%的铝锂合金。

以美铝公司为首的铝合金供应商为应对碳纤维复合材料的挑战开发出了第三代铝锂合金。与碳纤维复合材料相比,三代铝锂合金材料不仅气动性好、防腐能力强、可回收,并且重量还要轻10%,制造、运行、维修成本要低30%,总体风险更低。

未来,碳纤维复合材料和先进铝/铝锂合金的竞争会越来越激烈,先进新材料与飞机产业依然会相互促进,共同发展。