碳纤维复合材料在航空航天领域的应用PPT课件

碳纤维复合材料在飞机上的应用1.碳纤维复合材料在飞机上广泛用于制造机身和机翼。

Carbon fiber composites are widely used in aircraft for manufacturing fuselage and wings.2.碳纤维复合材料具有轻量化和高强度的特性，能够减轻飞机的重量并增加其飞行性能。

Carbon fiber composites have the characteristics of lightweight and high strength, which can reduce the weight of the aircraft and increase its flight performance.3.碳纤维复合材料还具有优异的耐腐蚀性能，能够延长飞机的使用寿命。

Carbon fiber composites also have excellent corrosion resistance, which can prolong the service life of the aircraft.4.部分飞机结构采用碳纤维复合材料制造，能够提高飞机的整体刚性和稳定性。

Some aircraft structures are made of carbon fiber composites, which can improve the overall rigidity and stability of the aircraft.5.由于碳纤维复合材料的优异性能，飞机燃油消耗量减少，降低了运营成本。

Due to the excellent performance of carbon fiber composites, aircraft fuel consumption is reduced, which lowers the operating costs.6.碳纤维复合材料还能够提高飞机的动力性能，加速起飞和爬升过程。

图文解说高性能碳纤维在航空领域的应用1 碳纤维在飞机结构中应用飞机结构分为主要结构(primary structure，又称初级结构)和辅助结构（secondary structure，又称次级结构)两大类。

其中初级结构包含重要结构和其它主要结构。

重要结构指传递飞行、地面或者增压载荷的关键结构件或者关键结构组件，结构件一旦失效，将导致飞机灾难性事故。

次级结构仅传递局部气动载荷或者自身质量力载荷的结构，结构失效不影响结构持续适航性/飞行安全。

大多数次级结构主要作用为保证飞机气动外形、降低飞行。

飞机主要结构和辅助结构主要结构如图1所示。

图1 飞机初级、次级结构主要组成碳纤维在飞机结构件中首先是作为次级结构件应用，而且一般用量也不高，后续碳纤维性能稳定和提升，开始逐渐用于航空飞机的初级结构，碳纤维在飞机中初级、次级结构应用实例分别如图2、图3所示。

图2 碳纤维在飞机初级结构中应用图3 碳纤维在飞机次级结构中应用2 碳纤维复合材料在飞机领域用量碳纤维复合材料在军机应用比例逐渐增加（图4），如欧洲台风战机碳纤维复合材料用量已占总重50%左右。

碳纤维复合材料在军机应用转折点发生于上世纪70、80年代，由美国原麦道公司（现波音/Boeing）研发的F/A-18系列战机。

1976年原麦道公司率先研制了F/A-18的复合材料机翼，碳纤维复合材料的用量首次超过10%，后续通过进一步采用自动铺丝技术为FA-18E/F制造CFRP的12块机身蒙皮，10块进气管蒙皮，4块水平尾翼蒙皮，碳纤维复合材料用量也突破20%。

目前国外军机上碳纤维复合材料用量约占机重20%~50%。

图4 碳纤维复合材料在军机中用量目前碳纤维复合材料在波音787和空客A350商业民用飞机中用量也达到50%及以上（图5）。

在波音B787飞机中，碳纤维复合材料已广泛应用在机翼、机身、垂尾、平尾、机身地板梁、后承压框等部位。

波音787是全球首个同时采用碳纤维复合材料机翼和机身的大型商用客机。

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春 潘 鼎 高 健 陈尚开（上海市复合材料学会） （东华大学） （连云港鹰游纺机集团公司）碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在 90%以上。

具有十分优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。

特别是在 2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。

此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。

因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域， 在航空航天领域的光辉业绩， 尤为世人所瞩目。

可以明显看出，在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加，2006年比2001年增长约40%，2008年增长约76%，2010年和2001年相比增长超过100%。

本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP ）在航空航天领域应用的新进展。

1 航空领域应用的新进展T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的 为拉伸强度达到 5.5GPa ，断裂应变高出 T300 碳纤维的 30％的高强度中模量碳纤维 T800H 纤维。

（1）军品碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。

在战斗机和直升机上，碳纤维 复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。

国外将碳纤维/环 氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了 明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身 段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。

用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。

碳纤维复合材料PPT
碳纤维复合材料是近几十年来开发的先进材料，具有较高的强度和刚度，特别是在结构轻量化和高性能应用，以及机械和航空航天等领域深受
欢迎，成为现代工业中不可或缺的一部分。

本文将对碳纤维复合材料的性
能进行深入的研究，并探讨其在现代工业中的应用。

一、碳纤维复合材料概述
碳纤维复合材料是一种复合材料，是由碳纤维和其它种类复合而成的
材料。

它由高分子材料和短碳纤维组成，碳纤维可以是碳素物质的任何形式，也可以是合成或天然碳纤维。

由于碳纤维具有较高的强度和弹性系数，所以具有良好的抗拉强度、抗压强度和抗弯曲强度，在结构轻量化和高性
能等领域得到广泛应用。

二、碳纤维复合材料的特点
碳纤维复合材料具有较高的抗拉强度、抗压强度和抗弯曲强度。

碳纤
维复合材料的重量轻、密度小，比强度高，比模量大，具有良好的抗冲击性，弹性恢复性能好，抗潮解能力强，耐腐蚀性好。

此外，碳纤维复合材
料易于加工，可以用钻孔、切削、冲压、热成型等加工方法制作成各种复
杂结构的零件。

三、碳纤维复合材料在现代工业中的应用。

碳纤维板在航空航天领域的应用第一部分碳纤维板的基本概念和特性 (2)第二部分碳纤维板的制备工艺介绍 (5)第三部分碳纤维板在航空航天领域的应用概述 (8)第四部分碳纤维板在飞机结构中的应用分析 (12)第五部分碳纤维板在航天器结构中的应用研究 (15)第六部分碳纤维板在航空航天领域的性能优势 (19)第七部分碳纤维板在航空航天领域的挑战与问题 (22)第八部分碳纤维板在航空航天领域的未来发展趋势 (25)第一部分碳纤维板的基本概念和特性碳纤维板的基本概念和特性碳纤维板是一种由碳纤维复合材料制成的板材，具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀、热膨胀系数低等优异性能。

在航空航天领域，碳纤维板的应用已经非常广泛，如飞机结构、发动机部件、航天器外壳等。

本文将对碳纤维板的基本概念和特性进行详细介绍。

一、碳纤维板的基本概念碳纤维板是由碳纤维复合材料制成的一种板材。

碳纤维是一种具有高强度、高刚度、低密度的高性能纤维，其强度是钢铁的 5 倍以上，刚度是钢铁的 3 倍以上，而密度仅为钢铁的 1/4。

碳纤维复合材料是将碳纤维与其他材料（如树脂、陶瓷等）复合而成的一种新型材料，具有优异的力学性能、化学稳定性和热稳定性。

二、碳纤维板的特性1.轻质高强：碳纤维板的密度仅为 1.5g/cm³，而强度却高达 2000MPa 以上，这使得碳纤维板在航空航天领域具有很高的应用价值。

轻质高强的特性使得碳纤维板可以减轻飞行器的重量，提高载荷能力，降低能耗。

2.高刚度：碳纤维板的刚度是钢铁的 3 倍以上，这使得碳纤维板在承受外力时具有很好的抗变形能力。

在航空航天领域，高刚度的碳纤维板可以提高飞行器的结构强度和稳定性，降低振动和噪音。

3.耐腐蚀：碳纤维板具有良好的耐酸、碱、盐等化学腐蚀性能，可以在恶劣环境下长时间使用。

在航空航天领域，耐腐蚀的碳纤维板可以提高飞行器的使用寿命，降低维修成本。

4.热膨胀系数低：碳纤维板的热膨胀系数仅为钢铁的 1/5，这使得碳纤维板在温度变化时具有很好的尺寸稳定性。