于霖++劉金峰++落?壽

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.099

摘 要：改革開放以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的材料技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，特別是先進的復(fù)合材料，其發(fā)展尤為的突出。先進的復(fù)合材料現(xiàn)階段已成為航空航天結(jié)構(gòu)的基本材料之一，復(fù)合化是新材料的一個十分重要的發(fā)展方向。我國航空航天事業(yè)在近幾年取得了十分迅猛的發(fā)展，而且取得了很大的成績，這些都與先進復(fù)合材料具有密不可分的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：先進復(fù)合材料 航空航天領(lǐng)域 應(yīng)用 探索

中圖分類號：V257 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0099-02

先進復(fù)合材料（Advanced Composite Materials， ACM）在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的時間較短，僅僅有20多年的歷史，但是其仍然顯示出了比傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)材料更加優(yōu)越的綜合性能，其不僅具有較為良好的耐疲勞性能、耐高溫性能，而且比強度比模量較高等特點，而且可設(shè)計性強等獨特優(yōu)點。因此，可以從國內(nèi)外發(fā)展形勢、制備工藝、材料等角度，全面而又系統(tǒng)地對先進復(fù)合材料在我國航空航天領(lǐng)域的研發(fā)及應(yīng)用進行研究，以促進我國航空航天用先進復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展。

1 我國先進復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀

一些材料的強度性能以及剛度性能相當(dāng)于或者超過鋁合金的復(fù)合材料，而且專門用于加工次承力結(jié)構(gòu)以及主承力結(jié)構(gòu)就是先進復(fù)合材料。通常情況下復(fù)合材料都是由有機高分子、無機非金屬、金屬等若干種材料，采用某些復(fù)合工藝形成的各種新興材料。先進復(fù)合材料不僅可以保留其原有組成材料的特點，對各種組成的材料優(yōu)良性能進行各種性能的綜合，而且還可以賦予新興復(fù)合材料無法比擬的優(yōu)越性，令各種材料的優(yōu)良性能可以更好地關(guān)聯(lián)與補充。

從20世紀(jì)70年代以來，我國就已經(jīng)對復(fù)合材料展開了相關(guān)的研究工作，先進復(fù)合材料經(jīng)歷了40多年的不斷發(fā)展與進步，取得了可喜的進步，技術(shù)水平也得到了不斷的提高。目前，先進復(fù)合材料在我國航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用，已經(jīng)進入到了實踐應(yīng)用的階段，被廣泛地推廣與應(yīng)用到了火箭、導(dǎo)彈、宇航器、衛(wèi)星、無人機、新型驗證機、航空發(fā)動機、民機、軍機等領(lǐng)域。

但是，目前我國先進復(fù)合材料的有關(guān)生產(chǎn)工藝、設(shè)計理念、應(yīng)用規(guī)模、加工設(shè)備、制備方法等較為的落后，我國的先進復(fù)合材料技術(shù)的研究成果與發(fā)展，與國外發(fā)達國家的水平還是具有一定差距的。

2 先進復(fù)合材料的特性與優(yōu)越性

經(jīng)過長期的實驗不能發(fā)現(xiàn)先進復(fù)合材料具有多種性能都優(yōu)于普通的鋁金屬材料與鋼金屬材料，應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域中，不僅可以賦予航空航天防熱、吸波等設(shè)備特殊的性能，而且還可以有效地減輕航空航天設(shè)備本身的重量。

2.1 經(jīng)濟效益最大化與多功能性

在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用先進復(fù)合材料，可以最大可能的減少產(chǎn)品的部件數(shù)量。由于使用先進復(fù)合材料的復(fù)雜部件進行連接時，根本不需要進行相關(guān)的焊接與鉚接操作，所以大大降低了其連接部件的需求量，進一步降低了成本，減少了裝配材料連接時間、裝配時間。經(jīng)過了多年的發(fā)展，先進復(fù)合材料結(jié)合了眾多優(yōu)異的化學(xué)性能、生物性能、力學(xué)性能以及物理性能，具有超導(dǎo)性能、半導(dǎo)性能、吸波性能、阻燃性能等特性；并且每一種功能性之間還存在著一定的差別，不同的先進復(fù)合材料組成不同，現(xiàn)階段多功能性、綜合性的先進復(fù)合材料是一種必然趨勢。

2.2 復(fù)合效應(yīng)與材料、結(jié)構(gòu)一體化

先進的復(fù)合材料并不僅僅是將幾種材料進行簡單地混合與加工，其不僅要分析一些相關(guān)材料的具體性能，而且還要對其預(yù)期的性能進行相關(guān)的分析；進而將具有某些性能的材料進行加工，只有這樣通過復(fù)合效應(yīng)而加工出來的先進復(fù)合材料，才可以更好的為我國航空航天領(lǐng)域服務(wù)。之前我國在進行復(fù)合材料構(gòu)件鑄造時，都是先將復(fù)合材料進行加工，然后再對加工完成后的材料進行復(fù)合材料構(gòu)件的制造。而現(xiàn)在自從有了復(fù)合材料，憑借我國現(xiàn)有的技術(shù)就不再需要如此多的步驟與麻煩，由于兩者可以同時進行，不僅大大縮短了制作的周期，而且得到的產(chǎn)品是一個整體，功能性能更加的穩(wěn)定。

2.3 各向異性與可設(shè)計性

通常情況下，不同的條件與環(huán)境，對于其所使用的材料要求也是不盡相同的，所以說，要根據(jù)其具體情況與具體需求去選擇相關(guān)的材料。若一開始想要選用普通材料達到同樣的效果，難度是十分巨大的；但是若要是采用復(fù)合材料，則可以較為容易的做到。一般情況下，絕大多數(shù)的企業(yè)都是采用按照其需求去選擇具有對應(yīng)特點的普通材料，然后再將這些普通材料進行進一步的加工、復(fù)合，促使其可以達到相關(guān)企業(yè)所需要的性能。通常情況下，復(fù)合材料具有一定的各向異性，所以說，在某種程度上，可以通過其這一功能，去節(jié)省材料是其利用率達到最大。

現(xiàn)階段通過選擇合適的材料、技術(shù)條件以及鋪層程序，可以加工出膨脹系數(shù)為零的復(fù)合材料；有許多采用纖維、樹脂等復(fù)合結(jié)構(gòu)方式可以得到不同性能、不同形狀的復(fù)合材料，并且復(fù)合材料的尺寸要比傳統(tǒng)的金屬材料穩(wěn)定的多。

3 復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展前景

3.1 向著智能化的方向不斷邁進

對更加智能化先進復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進行研究，不僅可以創(chuàng)造出巨大的社會效益，而且還可以創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益。將智能型的先進復(fù)合材料應(yīng)用在航空航天器的外表，不僅可以在航空器的表面增設(shè)各種傳感器設(shè)備等，對周圍的環(huán)境進行智能、全面、實時的檢測，而且還可以為雷達、電子戰(zhàn)以及通訊系統(tǒng)提供更加瞬時的模態(tài)，保障航空器可以更加穩(wěn)定、安全地飛行。

3.2 向著低成本的方向不斷邁進

在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用先進復(fù)合材料的一大限制問題就是其成本較高。因此，為了解決這一難題，首先可以從先進復(fù)合材料制造工藝入手，采用更加科學(xué)的制造工藝、更加先進的自動化技術(shù)、質(zhì)量控制技術(shù)等，對先進復(fù)合材料的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)進行加工與制造，提高先進復(fù)合材料的成品率，提高其生產(chǎn)效率，以此來降低先進復(fù)合材料成本較高的問題。

4 結(jié)語

綜上所述，航空航天領(lǐng)域?qū)ο冗M復(fù)合材料的需求量是十分巨大的，其對我國的航空航天領(lǐng)域也有著十分巨大的意義。因此，我國需要加大對先進復(fù)合材料的研究力度與研究進程，盡量縮短我國在先進復(fù)合材料方面與世界先進水平之間的差距。同時，還要加強復(fù)合材料在設(shè)計方面技術(shù)與工藝的研究與實踐，大力推動碳纖維的等方面的研究力度，解決我國目前航空航天中所面臨的各種問題，使我國的航天航空技術(shù)更上一層樓。

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