玻璃纤维

碳纤维复合材料在航空领域的应用

    　碳纤维复合材料因其独特、卓越的性能， 在航空领越特别是飞机制造业中应用广泛。统计显示，目前，无碱玻璃纤维布碳纤维复合材料在小型商务飞机和直升飞机上的使用量已占70％~80％，在军用飞机上占30％~40％， 在大型客机上占15％~50％。
   
    　碳纤维树脂基复合材料
    　碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有质量轻等一系列突出的性能，在对重量、刚度、疲劳特性等有严格要求的领域以及要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都具有很大优势。
    　碳纤维增强树脂基复合材料已成为生产武器装备的重要材料。AV—8B 改型“鹞” 式飞机是美国军用飞机中使用复合材料最多的机种，中碱玻璃纤维布其机翼、前机身都用了石墨环氧大型部件，全机所用碳纤维的重量约占飞机结构总重量的26％，使整机减重9％，有效载荷比AV—8A飞机增加了一倍。数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标———结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22 为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。
    　直升飞机上碳纤维增强树脂基复合材料的用量更是与日俱增。中碱玻璃纤维上浆布武装了驻港部队并参加了2007年上海合作组织在俄罗斯反恐军演的直-9 型直升飞机，是我国先进的直升飞机。该机复合材料用量已占到60％左右，主要是CFRP。此外，日本生产的OH-1 “忍者” 直升飞机， 机身的40％是用CFRP，桨叶等也用CFRP制造。
    　在民用领域，世界最大的飞机A380 由于CFRP 的大量使用，创造了飞行史上的奇迹。这种飞机25%重量的部件由复合材料制造，中碱无捻玻璃纤维纱其中22%为碳纤维增强塑料(CFRP)。由于CFRP 的明显减重以及在使用中不会因疲劳或腐蚀受损，从而大大减少了油耗和排放。燃油的经济性比其直接竞争机型要低13%左右， 并降低了运营成本，座英里成本比目前效率最高飞机的低15%~20%，成为第一个每乘客每百公里耗油少于三升的远程客机。
   
    　碳／ 碳复合材料
    　碳／ 碳复合材料是以碳纤维及其制品（碳毡或碳布）作为增强材料的复合材料。因为它的组成元素只有一个（即碳元素），因而碳／ 碳复合材料具有许多碳和石墨材料的优点， 如密度低（石墨的理论密度为2.3g/cm3）和优异的热性能， 即高的热导率、低热膨胀系数， 能承受极高的温度和极大的热加速率，有极强的抗热冲击，在高温和超高温环境下具有高强度、高模量和高化学惰性。凭借着轻质难熔的优良特性， 碳纤维增强基体的（C ／ C）复合摩擦材料在航空航天工业中得到了广泛应用。玻璃纤维增强复合材料航天飞机轨道的鼻锥和机翼前缘材料，都会选用碳／ 碳复合材料。另外还大量用作高超音速飞机的刹车片，目前，国际上大多数军用和民用干线飞机采均用碳纤维增强基体的复合材料刹车副。这种刹车副不仅质量轻、抗热冲击性好、摩擦系数稳定、使用寿命长，更为方便的是可设计性强，性能便于调节。还可制作发热元件和机械紧固件、涡轮发动机叶片和内燃机活塞等。来源:中国玻璃纤维复合材料信息网