碳纖維復(fù)合材料在民航飛機上的應(yīng)用

沈嘉駿

摘要：科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步在不斷的推動我國航天事業(yè)發(fā)展，我國為了增加飛機使用的性能，只能在飛機生產(chǎn)上使用碳釬維復(fù)合材料，碳釬維復(fù)合材料能夠抗腐蝕、減輕飛機的重量以及比較耐熱的特點，但是因為碳釬維復(fù)合材料造價比較昂貴，而且我國的碳釬維的開發(fā)技術(shù)有限，從而影響了碳釬維發(fā)展的步伐。因此，希望我國研發(fā)人員能夠高度重視碳釬維復(fù)合材料的研發(fā)工作，將碳釬維復(fù)合材料能夠在民航飛機上到達(dá)理想的效果。

關(guān)鍵詞：碳釬維;復(fù)合材料;飛機

碳釬維復(fù)合材料能夠在我國民航空領(lǐng)域使用，碳釬維復(fù)合材料能夠?qū)︼w機減重、降低成本的作用。碳釬維復(fù)合材料還能實現(xiàn)飛機結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)化、使用性能和小型化的作用，還有氣動彈性、抗震動、耐熱性能、抗沖擊損傷能力以及抗雷擊防護能力等有著廣泛的應(yīng)用。但是由于碳釬維復(fù)合材料比較昂貴，而且我們國家在生產(chǎn)技術(shù)方面有一定的缺陷，導(dǎo)致碳釬維復(fù)合材料在我國的發(fā)展比較慢。因此，我們國家要支持碳釬維復(fù)合材料的研發(fā)工作。

一、碳釬維復(fù)合材料的簡介

碳釬維主要是有一種碳元素組成的一種特種纖維，它的含碳量與其他種類不同，它的含碳量一般都是在90%以上。碳釬維有著和其他碳素材料一樣的特點如耐摩擦、耐高溫、導(dǎo)熱、耐腐蝕以及導(dǎo)電等特點，與其他碳素材料不同的是外形特別的柔軟、可以加工成各種織物，而且碳釬維的比重比較小，有很高的強度。碳釬維主要是用金屬、陶瓷、樹脂等基體復(fù)合的。碳釬維是在五十年代出此應(yīng)用于火箭、宇航和航空等高端科學(xué)技術(shù)的生產(chǎn)上，隨著時代的不斷發(fā)展，對新材料的技術(shù)和性能在不斷的增加，使科研工作者在不斷的鉆研，不斷的努力，不斷的提升，終于在八十年代初，有著超高性能的碳釬維問世了，這是科學(xué)技術(shù)上又一次創(chuàng)新和飛躍。碳釬維和環(huán)氧樹脂結(jié)合成的復(fù)合材料，因其比重比較小，強度高和剛性好成為一種先進(jìn)的航空航天材料。在航天中飛行器的重量沒減掉1公斤，就可以使運載減輕500公斤，所以，在航空航天中一直都在使用這種先進(jìn)復(fù)合型材料。

二、碳釬維復(fù)合材料在民航飛機上的應(yīng)用

（一）碳復(fù)合材料和碳

碳是在碳材料中的一種增強劑，例如，碳?xì)制渲饕牧暇褪窃鰪妱┧员环Q為碳與碳復(fù)合材料。這種復(fù)合型材料有著很好的導(dǎo)熱性，其密度還比較低，如果在高溫條件下，還是有著很高的強度，并且化學(xué)性質(zhì)也比較平穩(wěn)。一般是在民航的剎車系統(tǒng)中廣泛使用，同時在鼻錐和機翼上也在使用這種材料。由于碳和碳復(fù)合型材料有著良好的性能，所以在航空模型和軍事上也在廣泛的使用。

（二）樹脂基碳釬維材料

碳釬維增強了樹脂基的復(fù)合材料，它具有耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、持久性強、質(zhì)量輕巧以及強度大等特點。增加了樹脂基在名航飛機的集體和機翼的使用，還能降低民航飛機的質(zhì)量，和其他材料相比，它在爬行方面有了很大的提升，比以前的爬行高度高出約1.8倍。

如今，碳釬維樹脂纖維材料飛機上的使用越來越多，2007在俄羅斯反恐軍演上直—9型直升飛機就是以碳釬維復(fù)合材料組成的，占直行飛機總比重的60%;而日本就完全使用了碳釬維復(fù)合材料制造了OH—1“忍者”飛機的槳葉，機身上也是使用了40%碳釬維復(fù)合材料。在民航上面，而A380是世界上飛機重量占據(jù)復(fù)合材料最多的飛機，它的碳釬維復(fù)合材料占22%，因為碳釬維復(fù)合材料有著抗腐蝕性、抗疲勞以及質(zhì)量輕的特點，大大降低了飛機的耗油量和排放量，A380擁有著絕對的市場競爭力。

三、碳釬維復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀

隨著時代不斷的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平在不斷的提升，使得我國的航天事業(yè)的發(fā)展正在不斷的加快，對于碳釬維復(fù)合材料的需求量也在不斷的提升，使其朝著多功能、興高性能和多功能的方向發(fā)展，但是目前我們國家對于碳釬維的研究還處于初級階段，并且碳釬維的成本比較高，不能大范圍的推廣使用和研究，為了解決這個難題，我們必須要使用最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，降低碳釬維材料的成本價格。但是從目前來說，碳釬維的價格沒有降低，還在一直程序上升的趨勢，所以，我們國家要勇于創(chuàng)新。

據(jù)調(diào)查，我國每年大約需要7000噸碳釬維復(fù)合材料進(jìn)行研究和加工。數(shù)據(jù)表明，碳釬維一年的產(chǎn)量約3.5萬噸，而我們國家需要消耗全球的1/5碳釬維復(fù)合材料。我們國家的碳釬維技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，其碳釬維技術(shù)和碳釬維的產(chǎn)量都比較低，另外我們國家還沒有關(guān)于碳釬維的專業(yè)知識和產(chǎn)權(quán)，所以，我國碳釬維的生產(chǎn)規(guī)模非常小，在生產(chǎn)質(zhì)量上存在一定的缺陷。如果想要獲取高質(zhì)量的碳釬維材料只能向其他國家買，使其增加了碳釬維材料的價格，從而也限制了碳釬維復(fù)合材料在我國的發(fā)展。因此，我們國家相關(guān)的專業(yè)人員一定要大力研發(fā)碳釬維復(fù)合材料，使得我們國家能夠在各個領(lǐng)域都能用得起碳釬維復(fù)合材料。

綜上所述：碳釬維復(fù)合材料能夠在民航飛機上有很多方面的優(yōu)勢和使用，碳釬維不僅可以減輕民航飛機的質(zhì)量，更可以增強飛機飛行的范圍和強度。民航飛機使用復(fù)合材料會使飛機變得更加強固、輕巧，延長了飛機的使用時間，還提高了燃油的使用效率，而且還提高了民航飛機的性能和經(jīng)濟使用性，各種優(yōu)點使得碳釬維復(fù)合材料將會在民航航空領(lǐng)域中使用的更加廣泛。