女兵部落摘要:与其它高性能纤维相比，碳纤维具有优异的力学性能、较高的比模量，甚至在高温下，碳纤维的强度也不会受到影响。另外，它还具有很好的导电、热传导、电磁屏蔽等优良性能。由于碳纤维复合材料在飞机上的应用非常广泛，而且性能非常好。近几年，近半数以上的碳纤维复合材料被应用到了新型的高端航空产品中。碳纤维复合材料在航空器中的应用，推动了航空业的飞速发展，并收到了很好的效果，同时，对碳纤维产业的进一步发展也具有重要的意义。 关键词：碳纤维复合材料；航空领域；应用研究
引言：当前，全球航空器市场的竞争日趋激烈，复合材料的使用对于减轻飞机重量、提高飞机耐腐蚀性能、降低飞机制造成本具有十分重要的意义。随着环境污染与资源循环问题的日益突出，目前已被广泛使用的碳纤维热固化树脂复合材料受到了严重的影响。在这种情况下，其韧性、耐湿性、耐腐蚀性、可吸收性、电磁屏蔽性能以及在恶劣环境下的稳定性和耐久性都受到了广泛的重视。
1.碳纤维复合材料的优势
与其它复合材料比较，碳纤维的质量轻，能满足各种需要。在对航空航天行业进行最终质量的计算时，发现采用碳纤维复合材料可以降低相当于同等体积的500公斤的自重。这也为开发碳纤维的益处提供了更多的证据。在为飞行器等航空设备提供方便后，燃油消耗量可以降低，同时也能对飞行器的外部结构进行保护。虽然碳纤维很轻，但是能经受住在工作中的温度，而且其材质不会发生任何改变，这对于飞机和太空设备来说是一个很好的保障。除上述优势外，碳纤维还具有优良的抗负载能力，其强度是钢材的5倍，这种方法很难用其它的材料来完成。在起飞时，飞机的起步转速比较高，在达到某一转速后，会出现低速起飞。飞机在飞行过程中也会遇到空气的磨擦，所以它对外壳的耐热性能有很高的要求。结果显示，在2000℃以上的高温下，碳纤维仍能保持其力学性能，且其结构形态不发生变化。这样既能确保飞行器的安全，又不会使解释平台的外部结构发生变形，而且大大减少了生产费用。 2.航空领域中的应用
2.1碳纤维复合材料应用于飞机制造
空客和波音公司的新飞机的投入，大大促进了碳纤维行业的发展。空客A350飞机的复合材
料占飞机机身重量的53%，而787飞机则采用了50%以上的复合材料。空客A380是全球最大的客机，使用的材料也是最多的，光是它的材质，就有三十多吨。目前，我国在航空航天材料中使用的碳纤维复合材料越来越多。C919是我国第一次在国产民用飞机上使用的先进材料，C919的机身结构使用了12%的先进复合材料，而C919的结构材料的使用率为8.8%。碳纤维复合材料在四代战机的部件中占据了24%，主要用于飞机的机身和机翼。由于其具有良好的耐高温、耐疲劳和阻燃性能，因此在飞机前机身、阻力板、机翼外翼等部件的制作上，以及飞机的主要承载构件。另外，碳纤维复合材料在飞行器的隐形中也得到了广泛的应用。由于其具有薄、轻、频谱宽、耐冲击、耐高温等优点，因而成为飞行器隐身的重要材料。实际上，隐形飞行器中使用的是各种碳纤维复合材料，随着技术的发展，这种材料也逐渐被开发出来。
2.2碳纤维复合材料在航空发动机的应用
由于其具有高温性、低密度和高强度的特点，使其在航天发动机中得到了广泛的应用。碳纤维复合材料用于飞机发动机冷却系统、发动机短舱和反推进器的部件。由于这些部件的强度、抗噪声、抗腐蚀能力都很强，所以在这些部件中得到了广泛的应用。碳纤维复合材
料是一种高密度、高刚度、高耐温性的新型材料，用于柴油机的叶片、、轴、机匣、传动杆等。陶瓷基复合材料是由碳、硅、氮等多种元素构成的复合材料。在火箭引擎中也使用了碳纤维复合材料。火箭发动机对材料的要求很高，因为它的工作环境很苛刻，需要极高的耐热和抗氧化能力。而新型的碳纤维复合材料，也在不断的研发之中。新型碳纤维复合材料还用于固体火箭发动机的结构载荷问题的研究。
2.3碳纤维复合材料在卫星和宇航器的应用
由于卫星重量的减轻，对航天器的性能有很大的影响，因此，实现卫星的轻量化是其最基本的需求。由于采用碳纤维复合材料代替了铝材，使得卫星的质量降低了30%，从而大大节省了发射成本。风云二号气象卫星、神州系列航天器都是以碳纤维为主要承载构件，大大降低了卫星的结构重量，降低了发射费用。先进的卫星使用了新的碳纤维复合材料，使得卫星的重量降低了10%。因此，碳纤维复合材料在对卫星结构的要求上有着巨大的优越性。
3.航空航天领域用碳纤维增强复合材料的发展趋势
3.1应用先进计算机技术
歌迷大世界
传统的基于模块化的飞机设计验证方式，正逐步过渡到基于计算机的虚拟试验技术，从而大大缩短了飞机的结构设计周期和造价。同时，采用计算机自动控制技术，可以实现复合材料生产的自动化和标准化，从而改善复合材料的可靠性。
熔体过滤器3.2发展广义树脂转移模塑、树脂模注入成形低成本技术
树脂转移模塑、树脂模塑成型具有以下优势：省去了高成本的预浸料过程；无需采用热压罐；能够实现连续的自动化生产；采用预型件可以降低结构部件数量，降低工装模具和组装工作量，降低加工辅助物料的用量。树脂转移成型技术、树脂模注入技术的发展，可以节约纤维预浸料、运输和保存等方面的费用，大大降低了复合材料的整体制造成本，从而使其在航天等方面的应用更加广泛。
3.3发展三维编织复合材料技术
针对航空部件尺寸精度高的特点，采用常规的织物铺层复合材料，其结构比较复杂。而三维编织复合材料的结构可设计可以有效的解决该问题，例如：直升机柔性梁、桨毂中心件、卫星桁架、飞机耳片等。三维编织复合材料克服了层状复合材料层间强度差、抗冲击能力高、损伤容限高等缺点，为今后在航天承力、连接构件等领域的应用奠定了基础。
结束语
近年来，在民用、军事等方面，碳纤维加固热塑性复合材料的应用越来越广泛。当前，对大型高性能复合结构件的成形工艺进行优化，已经成为欧美发达国家研究的热点，而国内在此方面的研究还远远落后于世界先进水平，尤其是航空航天、武器制造等高端领域，更是制约我国在高性能碳纤维增强热塑性复合材料领域发展的重要原因，是未来亟待解决的重要技术问题。
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