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飛機用復(fù)合材料的功與過

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飛機上使用了哪些復(fù)合材料?一般來說,飛機用復(fù)合材料包括玻璃纖維、碳纖維和纖維增強基質(zhì)體系,或這些材料中的任意組合。
  根據(jù)美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)的報告,第二次世界大戰(zhàn)后,復(fù)合材料開始發(fā)展。隨著多年來的發(fā)展,復(fù)合材料已變得更受歡迎,現(xiàn)在被用于許多不同類型的飛機和滑翔機。2005年,美國飛機結(jié)構(gòu)中大約含有35%的復(fù)合材料?,F(xiàn)在的飛機結(jié)構(gòu)通常包含50%至70%的復(fù)合材料。
  由于復(fù)合材料具有許多優(yōu)點,所以它經(jīng)常被用于航空領(lǐng)域中。波音公司在2012年推出了新的787 Dreamliner,這款飛機含有50%的復(fù)合材料。在2013年推出的A350-XWB也由至少50%的復(fù)合材料制成?,F(xiàn)在的新飛機幾乎全部將一些復(fù)合材料融入到他們的設(shè)計中。
  優(yōu)點
  大多數(shù)時候,在飛行器結(jié)構(gòu)上使用復(fù)合材料會減少自重。纖維增強復(fù)合材料體系比大多數(shù)飛機中的傳統(tǒng)鋁強度高,并且它們能提供光滑的表面并提高燃油效率。
  復(fù)合材料不會像其他類型的結(jié)構(gòu)材料一樣易被腐蝕。它們不會由于金屬疲勞而破裂,并且在結(jié)構(gòu)撓曲環(huán)境中能夠保持良好。復(fù)合材料的壽命比鋁長,這意味著更低的維護和維修成本。
  有人稱,復(fù)合材料的使用會對航空構(gòu)成安全風(fēng)險,并且列出了一些缺點。
  缺點
  復(fù)合材料不容易斷裂,但是由此帶來的問題是很難判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否已被損壞。相比之下,鋁易彎曲,易于檢測結(jié)構(gòu)損壞;對于相同程度的損傷,復(fù)合材料的更難以檢測。當(dāng)復(fù)合表面損壞時,修復(fù)可能也更困難。
  使用復(fù)合材料的飛機應(yīng)該注意避免火災(zāi),因為其中使用的樹脂在低至150的溫度下就會變?nèi)?。?fù)合材料燃燒會釋放有毒的煙霧和微粒子。高于300的溫度可能導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)損壞。
  最后,復(fù)合材料比較昂貴,但是通常后期較低的維護成本會抵消其高初始成本。

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