碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用

黄亿洲，王志瑾，刘格菲

(⒈南京航空航天大学 a.能源与动力学院; b.航空学院，南京 210001；2.浙江大学 能源工程学院，杭州 310012)

0 引言

航空航天器一直以来被誉为工业皇冠，各类航空航天器的研制越来越受到各国的重视。先进的航空航天器及其重要结构部件，如飞机(包括民用和军用)、航空发动机、火箭及发动机等航空航天领域的产品成为了各国综合国力的象征。从人类生产的第一架飞机“飞行者一号”开始，各种飞行器结构设计的目标之一就是满足强度、刚度的同时尽可能减轻重量。随着社会科学技术的发展，各类航空航天器的设计追求的是高速、轻质和高承载能力。已有的研究表明，飞行器每减重1 kg就会显著提高经济效益，且随着飞行器飞行速度的增加，其所提高的效益显著增加，如图1所示[1]。

图1 飞行器每减重1 kg所取得的经济效益与飞行速率的关系

采用先进材料是实现航空航天器减重的有效方法之一。从航空航天领域来看，进入本世纪以来结构材料进入以复合材料为主的发展阶段。新型先进复合材料的出现在很大程度上推进了航空航天器结构减重的发展，与此同时，复合材料的用量也逐渐成为评判航空航天器设计先进程度的一个指标。近年来，碳纤维增强复合材料在航空航天领域应用范围越来越广，本文以碳纤维增强复合材料为分析对象，总结其在航空航天器上的应用，并对先进复合材料在航空航天器上应用的发展趋势进行了分析。……