【专业讲堂】无处不在的碳纤维复合材料专题：航空领域
编者按
目前碳纤维复合材料已经广泛应用于航空航天、体育休闲、汽车工业、环境能源、土木工程等领域，其应用范围几乎是无处不在，为了便于更好了解碳纤维及其复合材料应用，本公众号特在专业讲堂板块创建无处不在的碳纤维复合材料专题。
本期主要介绍了碳纤维及其复合材料在航空领域的应用，并简述了其民用航空、军用航空、直升机等领域的典型应用。
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碳纤维在航空领域应用概述
碳纤维复合材料在减轻重量和改善机身性能方面起着不可或缺的作用。自1970年代开始，碳纤维首先用于扰流板、其他辅助结构材料，而且证明效果显著。在1980年代后期，碳纤维进入了主要结构材料，例如尾翼和机舱横梁。大型飞机制造商美国波音和欧洲空客不断增加每架新机型使用的碳纤维数量。
在2007年开始服务的大型空客A380以及2009年首飞的中型波音787，每架飞机使用30吨以上的CFRP，波音787使用CFRP的重量约为其结构重量的50％，而空客A350飞机先进结构材料中碳纤维复合材料占比已达53%（阅读原文）。
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碳纤维在航空领域应用实例
2.1 民用航空
碳纤维复合材料可用于机身蒙皮、地板梁、发动机风扇叶片、机身框架、尾椎等初级结构，也可以用于扰流板、天线罩等其他结构材料。
2.2 军用航空
※雷达透明天线罩：采用环氧树脂或BMI预浸料；或RTM树脂和由玻璃纤维或石英纤维制成的编织预制件；
※飞行操纵面：碳纤维/玻璃纤维增强环氧预浸料、蜂窝核心材料。
2.3 直升机系统
用于直升机机身的复合材料主要为碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料，主要应用结构部位如下图所示，包括如下：
图3 碳纤维复合材料在直升机结构中详细应用
※ 引擎/机身整流罩/检修面板：玻璃纤维、碳纤维和芳纶编织物与环氧树脂、BMI树脂预浸料；
※ 水平平衡器：编织玻璃纤维、碳纤维和芳纶/环氧树脂预浸料；
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国外航空用碳纤维材料体系发展
由于新一代航空碳纤维性能已经达到前所未有的高度，对于增强基体，则出现了可定制聚合物基体，即可根据产品性能要求设计基体性能。
目前国内航空领域已定型使用的碳纤维性能仅仅相当于国外第一代碳纤维水平，即高强度标准模量级碳纤维，因此，与国外碳纤维在航空领域应用技术仍然存在30多年差距。
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