新材料和新工艺

六、新材料和新工艺

航空材料是飞机的物质基础。飞机的三大系统:机体、发动机和机载电子设备的研制，都与材料密切相关。当前，适用于航空和航天的先进复合材料、新型合金材料的研究和开发正方兴未艾，新材料在飞机上所占比例将越来越大，这大大减轻了机体重量，增强了飞机的坚韧程度，提高了发动机的推重比和可靠性，改善了飞机的各项性能。例如，非金属复合材料(如硼纤维复合材料、碳纤维复合材料)在第三代战斗机上的用量仅为百分之几至百分之十几，在四代机上已达30%左右。今后，这一比例还会逐步上升。目前使用的电缆、导线，将被重量轻、抗干扰性好、传输效率高的光导纤维取代。

各种钛基复合材料

太阳能飞机

过去，战斗机和攻击机主要用钢板和钛板制作飞行员的防弹装甲，而如果用先进的玻璃陶瓷层压板、碳化硅装甲、碳化硼装甲等抗弹性好的材料取代钢板和钛板，将可大大减轻其重量。与一般的明胶玻璃座舱盖相比，用聚碳酸醋注射成型的座舱盖具有可精确控制各部位的厚度、光学性能优越、强度高、耐用性强、抗冲击性好等优点，是一种很有前途的座舱盖制造技术。飞机的起落架以往多由钢材和铝材制造，重量较大，约占飞机起飞重量的4%－5%。国外有关部门的研究表明，若用钛合金复合材料代替钢材，将可使起落架的重量降低30%。而且，这种新型材料的抗腐蚀能力要比钢和铝强得多。发动机是飞机的动力源，而它本身的重量在飞机上占的比例也不小。飞行中，发动机始终在高温、高压、高转速的恶劣环境下工作，要想提高其性能，减轻重量，改善可靠性，必须在材料等方面下工夫。新开发出的一种玻璃纤维增强的聚丙烯具有抗拉、抗压强度高的优点，人们计划用它制造发动机的支架。发动机的热部件一直是攻关的难点，科学家一方面继续努力开发超耐热合金、高熔点金属(如铁镍铬超耐热合金等)，另一方面在积极研究极具发展潜力的陶瓷基复合材料。

目前，航空材料界最为关注的是具有良好的物理、力学特性的碳纳米管和碳纳米纤维增强复合材料以及具有奇特电磁性能的碳纳米管微电子器件。作为自然界结合力量最强的碳纳米管及碳纳米纤维，不但其弹性模量、应变率、拉神强度和刚度极高，特别适合作为聚合物复合材料的增强体，它还具有一定的导电率，在航空和航天业中的应用前景非常广阔。