復合材料具有重量輕、強度高、抗疲勞、可設計等特點，與飛機輕質(zhì)化、長壽命、高效能的要求不謀而合，因此在飛機上的應用越來越廣泛。全球首款第五代戰(zhàn)機F-22的復合材料用量占飛機總重的24%；到了F-35戰(zhàn)斗機，其復合材料用量占飛機總重的比例提高至36%。民航客機復合材料的應用比例也日益提高，空客A380復合材料用量占飛機總重的20%；而被稱為夢想客機的波音787，復合材料使用量高達50%，成為迄今為止復合材料用量最多的一個機型。

近年來，市面上采用各種不同種類的復合材料制作的航空模型越來越常見。北航航模隊緊跟時代潮流，在航模上大膽使用復合材料。作為CADC大賽首個將復合材料大面積應用在模型上的團隊，我們在結(jié)構、設計和復合材料的選用、工藝上都實現(xiàn)了巨大突破。在2016CADC中國國際飛行器設計挑戰(zhàn)賽總決賽限時載運空投項目中，北航航模隊參賽機采用的彩色機翼驚艷亮相，其復合材料用量達到了90%以上。這款機翼在減輕重量的同時不僅增加了強度，炫彩靚麗的外觀更給模型增添了獨特的美感。下面，就為大家揭開它的神秘面紗。

這款炫彩機翼最引人注目的莫過于色彩斑斕的D形盒。其核心部件采用了三明治夾層結(jié)構的蒙板，具有重量輕、剛性高和強度高的特征，能在保持力學性能的同時顯著減輕結(jié)構重量。具體來說，這種三明治夾層結(jié)構由重量輕而相對較厚的芯材和兩側(cè)的兩層薄而堅硬且具有剛性的面板組成。其中面板結(jié)構承受平面壓縮和拉伸載荷；芯板則承受剪切載荷，具有高壓縮強度和高剪切強度。綜合考慮重量和強度要求，選擇了泡沫作為蒙板的芯材、玻璃纖維布作為面板材料。

在D形盒的制作工藝上，我們采用了模具成型的方式。這種成型工藝的一大好處是，制作出的蒙板一致性高，不會出現(xiàn)手工蒙制蒙板時出現(xiàn)的機翼扭轉(zhuǎn)問題。此外，模具成型蒙板表面質(zhì)量高、平整光滑，可省去在D形盒外再蒙膜的步驟，進一步減輕了機翼的重量。

至于機翼展現(xiàn)的彩色效果，并不是機翼完工后再在表面噴涂顏料，而是蒙板成型前就在內(nèi)部涂刷出了色彩。具體操作方法是通過往樹脂中加入不同顏色的顏料，從而做出彩色的機翼。

機翼的內(nèi)部構造，我們在復合材料的使用上也做了很多嘗試。如機翼的主梁就有了質(zhì)的改變，摒棄了過去采用的木材手工貼碳凸緣及木質(zhì)腹板的傳統(tǒng)工藝，采用了碳纖維和泡沫固化工藝成型的一體翼梁。這種新結(jié)構與新工藝，在減少翼梁重量與工藝步驟的同時，翼梁的強度有了很大提升。而在翼肋的制作上，雖然沿用了輕木拼接而成的木質(zhì)構架肋，但將原本的木質(zhì)緣條改為在翼肋上粘貼單向碳纖維，增加了翼肋強度。

副翼盡管尺寸不大，但作用卻不小。特別是當模型在重載高速飛行的狀態(tài)下，傳統(tǒng)的木質(zhì)構架副翼由于強度不足，副翼舵效很弱，因此對飛行安全影響很大。此外，這種構架式結(jié)構工藝步驟復雜、蒙膜難度較大。為此，我們改用實心泡沫外鋪玻璃纖維布成型的新材料與工藝制作副翼。為保證強度足夠，在玻纖布與泡沫之間，還編織了與副翼方向呈45°角的碳纖維網(wǎng)格，用最小的重量代價換取了更好的增強效果。這種方法同樣應用在了D形盒的制作中。

通過對復合材料的大面積應用，使這款炫彩機翼具有許多木質(zhì)機翼沒有的優(yōu)點。首先，重量更輕、強度更高，純機翼結(jié)構（不加舵機和副翼）重量雖然不足300g，但在靜力試驗中卻能承受三倍于設計過載的載荷而不發(fā)生損壞。其次，復合材料成型機翼工藝性好、制作耗時少，只需兩天時間便可完成一副翼展4m的機翼。再有，采用模具成型的機翼，一致性高、易于裝配，可輕松地實現(xiàn)在不同模型間互換。

復合材料在航模上的應用有著巨大的發(fā)展空間，我們也將在復合材料應用的道路上繼續(xù)探索、前進。希望在未來的賽場上，能看到更多、更美麗的復合材料模型展翅飛翔！