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飞机都是用什么材料做的?复合材料是未来趋势
2021年06月18日    阅读量:     新闻来源:中国橡胶网 zimite.com  |  投稿

在现代,大家所乘坐的民航客机,早已使用了高端的复合材料,确保了优良的飞行性能和足够的安全性。但回顾整个航空发展史,最初的飞机,用的都是些什么材料呢?从要满足长时间飞行和载荷足够的要素来看,制造飞机的材料必须得轻便牢固,同时它还得方便人们改造加工,做到耐高温和耐腐蚀等多项要求。看起来,选择合适的航空材料,并不是一件容易的事中国橡胶网zimite.com

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人类历史上第一架飞机,是莱特兄弟在1903年制造的飞行者一号,在当时的科技水平下,他们选用了成本低廉又便于加工的木头。再到后来一战爆发,很多战斗机的外皮也仍然使用的是木质胶合板。直到1915年,德国的雨果·容克,用铝合金造出了世界上第一架结构全部使用金属的飞机。这一举动改变了航空材料的发展前景,到了现代,塑性良好、轻便牢固还成本低廉的铝合金,一直被广泛使用在各种飞机的制造上。

不过铝合金还有和它类似的镁合金,有一个缺点就是不够耐高温,最多只能承受100多度的温度,而飞机发动机的温度更高,这个时候,就只能让更加耐高温的钢材出马了。另外,它们的坚硬程度也不如钢,像飞机各个部件比如机翼和机尾接头的这类地方,对材料的承重性要求很高,最适宜使用的也是耐高压的钢材。用超过三倍音速的速度震惊美国的,前苏联战斗机米格-25,就是靠着80%合金钢的结构,才达到了这样的强度。

但是钢材实在是太重了,一般飞机上,都不会大面积使用钢材。随着航空材料学的科研突破,人们发现了更优秀的材料——钛合金,它集耐高温、轻便、耐高压和耐腐蚀等优点于一身。不过这样优秀的材料,它的冶炼也是比较费力的,而且由于耐高温和耐高压,相比于铝镁合金,它并不是那么容易地就可以进行塑型再加工。不过上个世纪60年代,美国还是用钛合金搞出了一台侦察机SR-71,和米格-25一样,SR-71的飞行速度也超过三倍音速。

随着航空材料学的不断发展,人们开始越来越多地使用起复合材料来,使用两种及以上的复合材料,结合了不同材料的优势,还能抵消它们各自的劣势。不同于传统的合金,近年来飞机上所用的复合材料,大都使用更加轻便的树脂基和碳纤维或玻璃纤维组件混合。比起合金,它们更加便于改造加工,完全可以按照设计图来制定不同部位的强度。还有一个优势就是,它们比金属更便宜。在国际民航市场上大受好评的波音787客机,就大规模使用了复合材料。

毫无疑问,复合材料是航空材料学领域在未来的重点研究方向,几种材料结合的模式,会创造出一加一大于二的成果,比起传统材料,它拥有更多可能性。未来的客机,以及更为高精尖的导弹、火箭和飞船等航天载具,都对材料的适应性和创新性有更高的要求。那个时候,也只有复合材料可以胜任。但是,传统材料肯定也不会那么快就退出历史舞台,它们也拥有复合材料所没有的优势。就算现在的客机,50%都是复合材料,剩下的部分还是需要传统材料。

不过,我们也可以畅想一下未来,随着更多全新复合材料的诞生,航天载具的性能也许会发展到,超乎你的想象。到那个时候,可能我们乘坐一架客机跨越洲际,甚至不用几个小时。


标签:化工应用技术中心今日头条精细化学品聚合物塑料塑料制品橡胶橡胶制品
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