【科普】简单谈谈航空上复合材料应用的

两个基础概念 1强度 ：承受外力而不被破坏（不可恢复的变形也属被破坏）的能力。
                   2刚度：抵抗变形的能力。


1常说的复合材料一般是指  非金属类  主要包括包括基体（合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等）和增强材料（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）给复合材料打个比方就是大学的长时间不洗硬邦邦的袜子 广义上说它也是一种复合材料



2用复合材料替换原有金属材料不一定减重  在替换是主要分为等强度设计和等刚度设计两种最基本的思路   
                                                      等强度设计要求替换复合材料强度与金属材料的设计强度相等  这一方案是主要减重方案  
                                                      等刚度设计  要求替换复合材料刚度与金属材料的设计刚度相等   主要是用在对变形要求较为严格的地方  这一方案很难减重  

3复合材料除减重之外的优点 ①整体性加工好 复合材料加工尺寸的限制是高压炉的尺寸 高压炉的技术含量要比机床的难度低很多  如机翼的整体蒙板
                                    ②一体成型能力强  复合材料壁板长桁之间采用粘接而不是金属材料的铆接 力学性能更好 而且可以复杂部件一次加工完成   如平垂尾 舵面 增压舱
                                    ③耐腐蚀能力强 和金属材料相比几乎不存在腐蚀问题
                                    ④整体维护性好 超声波探伤维护方便  整体性好 损坏后可以整体更换部件



4复合材料缺点 ①抗冲击性差  和金属比相当之差  起飞时候被石头砸到 金属最多一个坑 复合材料搞不好就要大修特修
                    ②和其他金属搭配会有电偶腐蚀  （高中学的化学电池） 所以必须要用钛合金的铆钉连接件与其他金属连接 还要做各种防护措施
                    ③维护性差 这里的维护性和上文是相对的   这里是小损伤 金属出现问题补一块补丁就可以了 复合材料坏了一块 在维修时经常会越修坏的越多 越来越难修
                    ④尽量避免打孔等应力集中  这一点也是复合材料不能做主梁的原因 主结构为了和其他部件相连接 往往是千疮百孔各种洞洞 对于复合材料这是致命的  
                    ⑤有关钛合金补丁（针对之前吐槽SF的某长篇大论）  一个是用在应力处 会发生电偶腐蚀处  以及可可能受到不可预测外力打击处（起落时候的沙石）  比如机翼平尾前缘
                    ⑥高温性能略差 受基体限制 温度影响较大


5一些误区     ①航空上材料常用的不只碳纤维一种  玻璃纤维树脂（玻璃钢）  芳纶纤维（凯夫拉防弹衣）在航空上也很常用
                  ②复合材料的回波特性  增强材料是碳纤维的在雷达前和钢板一样不隐身  雷达罩一般是玻璃纤维的





知识有限 学的都是一些书本上老掉牙的东西 如有错误之处 希望指出两个基础概念 1强度 ：承受外力而不被破坏（不可恢复的变形也属被破坏）的能力。
                   2刚度：抵抗变形的能力。


1常说的复合材料一般是指  非金属类  主要包括包括基体（合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等）和增强材料（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）给复合材料打个比方就是大学的长时间不洗硬邦邦的袜子 广义上说它也是一种复合材料



2用复合材料替换原有金属材料不一定减重  在替换是主要分为等强度设计和等刚度设计两种最基本的思路   
                                                      等强度设计要求替换复合材料强度与金属材料的设计强度相等  这一方案是主要减重方案  
                                                      等刚度设计  要求替换复合材料刚度与金属材料的设计刚度相等   主要是用在对变形要求较为严格的地方  这一方案很难减重  

3复合材料除减重之外的优点 ①整体性加工好 复合材料加工尺寸的限制是高压炉的尺寸 高压炉的技术含量要比机床的难度低很多  如机翼的整体蒙板
                                    ②一体成型能力强  复合材料壁板长桁之间采用粘接而不是金属材料的铆接 力学性能更好 而且可以复杂部件一次加工完成   如平垂尾 舵面 增压舱
                                    ③耐腐蚀能力强 和金属材料相比几乎不存在腐蚀问题
                                    ④整体维护性好 超声波探伤维护方便  整体性好 损坏后可以整体更换部件



4复合材料缺点 ①抗冲击性差  和金属比相当之差  起飞时候被石头砸到 金属最多一个坑 复合材料搞不好就要大修特修
                    ②和其他金属搭配会有电偶腐蚀  （高中学的化学电池） 所以必须要用钛合金的铆钉连接件与其他金属连接 还要做各种防护措施
                    ③维护性差 这里的维护性和上文是相对的   这里是小损伤 金属出现问题补一块补丁就可以了 复合材料坏了一块 在维修时经常会越修坏的越多 越来越难修
                    ④尽量避免打孔等应力集中  这一点也是复合材料不能做主梁的原因 主结构为了和其他部件相连接 往往是千疮百孔各种洞洞 对于复合材料这是致命的  
                    ⑤有关钛合金补丁（针对之前吐槽SF的某长篇大论）  一个是用在应力处 会发生电偶腐蚀处  以及可可能受到不可预测外力打击处（起落时候的沙石）  比如机翼平尾前缘
                    ⑥高温性能略差 受基体限制 温度影响较大


5一些误区     ①航空上材料常用的不只碳纤维一种  玻璃纤维树脂（玻璃钢）  芳纶纤维（凯夫拉防弹衣）在航空上也很常用
                  ②复合材料的回波特性  增强材料是碳纤维的在雷达前和钢板一样不隐身  雷达罩一般是玻璃纤维的





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