關(guān)于航空復合材料技術(shù)發(fā)展的回顧及展望論文

　　在學(xué)習和工作的日常里，大家都不可避免地要接觸到論文吧，通過(guò)論文寫(xiě)作可以培養我們獨立思考和創(chuàng )新的能力。相信很多朋友都對寫(xiě)論文感到非�？鄲腊�，下面是小編為大家整理的航空復合材料技術(shù)發(fā)展的回顧及展望論文，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。

　　航空復合材料技術(shù)發(fā)展的回顧及展望論文 篇1

　　復合材料自研發(fā)以來(lái)，被廣泛地運用于航空工業(yè)中，例如在民用航天領(lǐng)域上，飛機的大部分都是采用復合材料，在航天飛行器的許多零件也是由復合材料構成的，導彈、運載火箭等的應用更是普遍，由此可見(jiàn)復合材料對航空工業(yè)的重要性。但是我國目前在復合材料的技術(shù)方面還不太成熟，所以我們要在前人的基礎上不斷探求發(fā)展之路。

　　1 復合材料的發(fā)展歷程

　　我國在1958 年開(kāi)始使用復合材料，初期便運用于航天工業(yè)。之后，我國的復合材料發(fā)展迅速，復合材料被廣泛地應用于各個(gè)領(lǐng)域。一開(kāi)始，復合材料主要用在飛機的雷達罩、副油箱等，但當時(shí)采用的是玻璃鋼纖維，由于玻璃鋼纖維的彈性很小，不能運用于飛機受力大的部位，后來(lái)便出現了硼纖維，但硼纖維因為不能被長(cháng)時(shí)間加工，所以只能用在飛機修理方面，綜合各方面因素，碳纖維成了飛機上主要使用的復合材料�，F如今，復合材料憑借著(zhù)它抗腐蝕性好、成本低、使用時(shí)間長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)應用在飛機的各個(gè)方面。50 多年過(guò)去了，我國的復合材料技術(shù)不斷發(fā)展，現已經(jīng)建立的航空航天材料基本體系可以滿(mǎn)足我國目前航空航天需求，復合材料的生產(chǎn)能力和協(xié)作配套網(wǎng)絡(luò )，也使得我國的航天工業(yè)處于穩定發(fā)展階段，形成復合材料的所用的原材料也基本上是自產(chǎn)自銷(xiāo)。雖然這樣，我們在某些高水平研究上人與發(fā)達國家有較大的差距，優(yōu)質(zhì)的碳纖維和其他高水平的復合材料大多數是從其他國家買(mǎi)進(jìn)的，這極大地限制了我國航天技術(shù)的發(fā)展。所以目前我們不僅要增加復合材料的產(chǎn)量而且還得提高它的質(zhì)量，只有復合材料的技術(shù)提高，我國的航天工業(yè)才會(huì )更迅速地發(fā)展起來(lái)。

　　2 復合材料的應用

　　2.1 復合材料在軍事方面的應用

　　復合材料在一問(wèn)世時(shí)，就被應用在軍事飛機上，復合材料的使用使軍機更加輕便，可攜帶更多的炸彈。隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，復合材料在軍機上所占比重越來(lái)越大，所承擔的任務(wù)越來(lái)越重要。復合材料不僅僅用在戰機上面，在直升機上也廣泛應用，復合材料使得直升機的重量減輕，在起飛時(shí)節省時(shí)間，同時(shí)復合材料的應用還可以減少直升飛機的墜毀概率，保障了戰士們的安全。近幾年，無(wú)人機的問(wèn)世也掀起了一陣熱潮，無(wú)人機的主要作用是攜帶武器，作為戰斗武器來(lái)使用，這就要求無(wú)人機在體積一定的情況下盡可能多的裝備武器，復合材料使這個(gè)設想成為可能。RQ-4B 高空長(cháng)時(shí)間無(wú)人偵察機，除機身主結構為鋁合金外，剩下的都是復合材料構成的。軍事中不僅僅有戰斗還有物資需求，采用復合材料制造出來(lái)的大型貨運機可以攜帶大量的軍需物資，在戰爭中發(fā)揮巨大作用。

　　2.2 復合材料在民用方面的應用

　　現在復合材料漸漸應用于民用飛機上。由于民用飛機與戰機不同，民用飛機載人數量多、重量大，所以這就要求飛機的結構牢固。在初期，復合材料只用在一些輔助性的結構上，比如我們所熟知的波音號飛機，在前幾個(gè)型號上，復合材料的應用不足10%，而后來(lái)隨著(zhù)復合材料技術(shù)的不斷精進(jìn)，幾年之后波音787 上的復合材料竟然占到機身總重量的一半并且廣泛應用在主要受力結構上。復合材料在民用飛機上大范圍使用這是民用飛機史上的一次重大改變，復合材料讓飛機更加輕便，強度更高，使用年限更久同時(shí)也使飛機的安全性得到了保障，復合材料的還使得飛機的成本下降，所以，復合材料在民用航空的前景必然十分光明。

　　2.3 復合材料在航天的應用

　　當航天技術(shù)開(kāi)始研究時(shí)，科學(xué)家們就提出必須要用先進(jìn)的、輕便的、耐用的材料來(lái)制作。航天飛機最主要的任務(wù)就是以最低的成本，用可持續利用的飛行器，把盡可能大的有效載荷送上太空中。那時(shí)候人們就開(kāi)始研制高科技材料，經(jīng)過(guò)不斷的試驗和技術(shù)的提高，人們發(fā)現復合材料不僅具有高比強度、高比剛度和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，某些復合材料還有可以焊接、耐腐蝕等獨特的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)都非常符合航天飛機結構材料要求尤其適用于軌道器結構系統中。在航天飛機上，它的推力結構用的是硼/環(huán)氧、鋁/硼和石墨/環(huán)氧等復合材料，在環(huán)形框架、大梁、衍條、蒙皮橫梁、連接件中也采用了大量的復合材料，儲箱的襯桶上用玻璃纖維圍繞著(zhù)，外殼用玻璃纖維和蜂窩纖維包裹，航天飛機上復合材料的用量高達190 多公斤。

　　3 復合材料技術(shù)未來(lái)的發(fā)展

　　復合材料的發(fā)展歷史和在航天工業(yè)的應用我們已經(jīng)有所了解，復合材料的重要性已經(jīng)不言而喻，所以復合材料的前景是十分光明的但是到目前為止，復合材料還沒(méi)有被普遍地使用，究其根由有這幾方面：第一是復合材料的造價(jià)太貴，這并不是說(shuō)復合材料的.成本高，它的成本是低于一般材料的，但由于技術(shù)的不成熟和原料的不充裕，綜合下來(lái)它的造價(jià)是非常高的。第二是國內的復合材料原材料不符合標準，基礎非常差。第三是因為我國的理論知識非常落后。由于歷史原因，我國的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)起步較遲發(fā)展較為緩慢，復合材料在國內的應用也比較晚，這些原因導致的是我國的復合材料技術(shù)很不完善。在航天工業(yè)中，我國許多復合材料依賴(lài)進(jìn)口，本國并不能生產(chǎn)，所以我們面臨的主要問(wèn)題是如何大力發(fā)展我們的技術(shù)，不再一味的向其他國際買(mǎi)進(jìn)，形成我們自己的特色產(chǎn)品。

　　作者認為應該從以下幾個(gè)方面改進(jìn)：(1) 對航空航天與民用領(lǐng)域中廣泛采用的材料例如各種先進(jìn)復合材料及一些傳統結構材料進(jìn)行精加工，進(jìn)一步研制，使它們的成本下降，可以廣泛用在各個(gè)領(lǐng)域。(2)加強對復合材料原材料的改進(jìn)。(3)利用發(fā)達的計算機技術(shù)來(lái)進(jìn)行理論設計，減少了材料的浪費，達到省時(shí)省力保證質(zhì)量和降低成本的目的。

　　4 結束語(yǔ)

　　我國的復合材料技術(shù)在起步時(shí)就已經(jīng)落后于其他國家，當復合材料的重要性越來(lái)越明顯，應用前景越來(lái)越廣泛時(shí)，我們不能再落后，國家應大力扶持復合材料在航天工業(yè)中的研究項目，在新世紀我國的航天工業(yè)會(huì )隨著(zhù)復合材料技術(shù)的發(fā)展逐漸壯大，屹立于世界不敗之地。

　　航空復合材料技術(shù)發(fā)展的回顧及展望論文 篇2

　　中國航空報訊：隨著(zhù)人們對結構輕量化、制造自動(dòng)化、設計多樣化、能耗低碳化、廢料可回收等需求地不斷增加，復合材料正越來(lái)越多地進(jìn)入制造業(yè)，在推進(jìn)工業(yè)技術(shù)創(chuàng )新的同時(shí)，也逐步在多樣化的工業(yè)產(chǎn)品中應用，引領(lǐng)材料市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。航空作為先進(jìn)復合材料用量最大工業(yè)領(lǐng)域，在復合材料的研發(fā)、制造技術(shù)的創(chuàng )新和應用等方面，都起到了核心推動(dòng)作用。雖然2019年隨著(zhù)波音737MAX系列停飛、停產(chǎn)，全球航空制造業(yè)供應鏈陷入了混亂和停滯。不過(guò)，全球航空制造業(yè)正在進(jìn)行和即將到來(lái)的新項目，預示著(zhù)復合材料在未來(lái)10年內的使用仍將保持持續增長(cháng)的態(tài)勢。

　　GNK 公司制造A350 飛機。

　　全球碳纖維復合材料的需求將繼續增長(cháng)

　　由美國復合材料世界網(wǎng)站舉辦的年度碳纖維大會(huì )于2019年底在美國田納西州諾克斯維爾舉行。美國知名咨詢(xún)機構AJR公司分享了2019年碳纖維復合材料方面的相關(guān)數據：2019年， 全球碳纖維產(chǎn)品的總產(chǎn)能約為161200噸，全球碳纖維總需求為123300噸， 其中約85000噸來(lái)自工業(yè)領(lǐng)域，包括風(fēng)電能源、汽車(chē)、壓力容器和基礎設施。其中日本東麗公司以57000噸的年產(chǎn)能在碳纖維供應鏈中獨占鰲頭，相當于排名第2至第5位廠(chǎng)商總產(chǎn)能之和。到2020年底，全球知名廠(chǎng)商碳纖維產(chǎn)能預計將達到約172000噸。

　　未來(lái)風(fēng)電能源（2025年為27300噸）、交通運輸（2025年為22750噸）、基礎設施建設（2025年為20800噸） 和壓力容器（2025年為19500噸）對碳纖維的需求最有可能實(shí)現快速增加。預計到2025年，航空終端市場(chǎng)將需要30000噸的先進(jìn)碳纖維，其中15500噸將用于商用飛機。其余將用于內飾、國防、公務(wù)機、通用航空、發(fā)動(dòng)機、旋翼飛機、無(wú)人飛機和彈藥。

　　空客A220 機翼正在北愛(ài)爾蘭的貝爾法斯特工廠(chǎng)進(jìn)行制造。

　　航空制造業(yè)對于復合材料產(chǎn)業(yè)的影響較大

　　1、737MAX事件對復合材料供應鏈產(chǎn)生不確定性影響

　　2019年全球航空制造業(yè)最大的負面事件來(lái)自于波音737MAX。災難發(fā)生后，波音傾注了大量資源試圖修正錯誤，但737MAX重新進(jìn)行適航認證的時(shí)間超出預期，直接導致2020年1月該機型正式暫停生產(chǎn)，間接導致波音主要生產(chǎn)商斯普利特航空系統公司將737MAX項目中的員工進(jìn)行調整和裁員。

　　生產(chǎn)進(jìn)度的擱淺在整個(gè)航空制造業(yè)中產(chǎn)生了嚴重的連鎖反應，對復合材料行業(yè)也帶來(lái)了直接影響。波音的“新型中型客機”（NMA）計劃延遲。根據最初的計劃，波音本應在2019年巴黎航展中正式宣布NMA計劃，并于2025年前后交付使用。但737MAX事件的發(fā)生，加之波音公司在777X發(fā)動(dòng)機上遇到問(wèn)題，顯然波音難以啟動(dòng)新項目并傾注大量資源。除了波音自身的問(wèn)題外，空客的適時(shí)出現也使得NMA計劃的市場(chǎng)前景變得更加復雜， 空客公司在2019年巴黎航展中公布了新機型A321XLR，可見(jiàn)A321XLR是一款專(zhuān)門(mén)與NMA展開(kāi)市場(chǎng)競爭的機型。它們唯一的區別在于，一款是單通道機型，另一款則為雙通道。無(wú)論如何，NMA原本計劃獨占的細分市場(chǎng)份額，都將面臨強勁對手的瓜分。

　　NMA計劃之所以重要，是因為它代表了即將到來(lái)的全新飛機設計理念，它有望像波音787、777X和空客A350一樣，配備由先進(jìn)碳纖維復合材料制成的主要結構。此外，不止是NMA，從更長(cháng)遠看，波音737和空客A320等單通道飛機有望被改進(jìn)或替代，這兩款機型目前都已經(jīng)具備轉化應用碳纖維復合材料部件的成熟條件， 假如波音和空客為單通道飛機建造和更換復合材料部件的速度能夠與生產(chǎn)單通道飛機的速度相匹配——大約是每月100架，那么航空復合材料制造業(yè)有望迎來(lái)產(chǎn)能的巨大提升。如果兩家公司在未來(lái)幾年內宣布相關(guān)計劃， 預計在2028~2030年左右，大面積應用復合材料單通道飛機可能正式投入運營(yíng)。

　　不過(guò)，737MAX的擱淺仍然帶來(lái)了時(shí)間上的不確定性。波音有可能決定加速737系列飛機的替代升級計劃， 比原計劃更早地開(kāi)展復合材料裝機替代工作。這樣的決定有可能也會(huì )促使空客提前作出升級A320系列的決定， 開(kāi)發(fā)下一款全新的飛機。簡(jiǎn)而言之， 只要737MAX持續停產(chǎn)停運，整個(gè)航空制造業(yè)供應鏈的不確定性就會(huì )一直存在，航空復合材料供應鏈也將直接受到影響。但從長(cháng)遠看，無(wú)論事態(tài)如何發(fā)展，復合材料和相關(guān)制造技術(shù)仍然是未來(lái)10年航空制造業(yè)內一致看好并重點(diǎn)發(fā)展的方向。

　　以色列Eviation 的Alice 是一款全復合材料、全電動(dòng)9 座飛機。

　　2、擺脫熱壓罐將是未來(lái)航空制造業(yè)提升效率的關(guān)鍵

　　無(wú)論是NMA計劃，還是未來(lái)單通道飛機更替，目前存在著(zhù)尚未解決的實(shí)質(zhì)性問(wèn)題。首要的問(wèn)題就是在未來(lái)新飛機中是否需要使用并且確定在哪些部位使用復合材料。對于雙通道的NMA，考慮到波音787、777X和空客A350系列供應鏈和制造工藝流程已經(jīng)非常成熟，幾乎可以確定會(huì )大量應用復合材料。此外，與傳統的鋁合金結構相比，航空公司非常愿意接受耐用性更好、燃油經(jīng)濟性更佳、更易于維護的復合材料結構，這樣的事實(shí)更加堅定了制造業(yè)在大型航空結構件中繼續使用復合材料的決心。

　　現有的材料和工藝組合，以熱壓罐固化的碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂預浸料為主，主要通過(guò)自動(dòng)纖維鋪放/纖維帶鋪放（AFP/ATL）或手工完成鋪設。不過(guò)，適用于波音787和空客A350的材料與工藝開(kāi)發(fā)于本世紀初期，已經(jīng)相對老舊。盡管如此，相對成熟并經(jīng)過(guò)長(cháng)期驗證的材料與工藝組合，仍然比還在開(kāi)發(fā)和認證中的新材料、新工藝更具優(yōu)勢。對于NMA來(lái)說(shuō)，一方面， 由于有737MAX應用新技術(shù)不謹慎的前車(chē)之鑒，波音公司應該不希望投入資源開(kāi)發(fā)過(guò)多的新材料和新工藝；另一方面，由于NMA的制造速度可能與波音787（12架/月）和空客A350（10架/月）類(lèi)似，因此波音公司在開(kāi)發(fā)和驗證新材料工藝組合方面壓力不小。所以，現有的成熟技術(shù)方案更有可能在NMA中勝出。那么既然大型結構件對碳纖維復合材料推崇備至， 具體使用哪種材料就成為業(yè)內需要解決的問(wèn)題。

　　不過(guò)，上述的推斷很可能會(huì )受到單通道客機替代計劃影響。波音和空客目前的單通道飛機737和A320仍然是航空制造業(yè)中最成熟的產(chǎn)品。如果選擇大量使用復合材料生產(chǎn)這兩種機型，那么以目前的熱壓罐固化技術(shù)， 實(shí)現以100架/月的速度為飛機制造復合材料結構及零部件，顯然是不可行的。因此，開(kāi)發(fā)新型單通道飛機幾乎肯定會(huì )采用非熱壓罐的材料與工藝組合，進(jìn)而大大縮短零部件的制造時(shí)間。

　　過(guò)去的兩年間，一些新技術(shù)已經(jīng)脫穎而出，可以肯定的是它們將在下一代的飛機制造中廣泛應用。這些技術(shù)將包括熱塑性復合材料、樹(shù)脂灌注成型和樹(shù)脂傳遞模塑（RTM）等。波音和空客都通過(guò)各類(lèi)研發(fā)計劃開(kāi)發(fā)和測試上述技術(shù)，力求將技術(shù)成熟度逐步提升，并計劃最晚于2025年前實(shí)現商用部署。

　　優(yōu)步公司自行研制的eVLOT

　　空客正通過(guò)聯(lián)合多家公司以及開(kāi)啟一些備受矚目的研究計劃尋找航空制造業(yè)創(chuàng )新的解決方案，其中最引人注目的是“明日之翼”計劃。該計劃的目標是開(kāi)發(fā)一種高生產(chǎn)率的商用飛機機翼結構制造方法，這種方法要比目前的機翼制造技術(shù)在所有可衡量的性能指標方面都實(shí)現成數量級的提升。該項目由GKN航宇公司、英國國家復合材料中心（NCC）、諾格公司、斯普利特航空系統公司和索爾維復合材料公司為核心共同推進(jìn)。目前，該計劃已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段，正在評估使用RTM制造機翼蒙皮、翼梁、翼肋和中央翼盒的效果。GKN在2019年巴黎航展中宣布已經(jīng)為“明日之翼”計劃生產(chǎn)了演示驗證件，此后又在10月宣布交付縮比驗證件制造工具�！懊魅罩�翼”計劃的推出意味著(zhù)在未來(lái)機翼制造過(guò)程中能夠實(shí)現更好的自動(dòng)化、更少的零件使用、更短的制造周期、更快的結構檢測以及更快的工裝速度。

　　對于航空制造業(yè)來(lái)說(shuō)，機翼結構樹(shù)脂灌注工藝并不是一項新技術(shù)，目前已經(jīng)有兩款商用飛機使用了這種制造方法：空客A220和伊爾庫特MS- 21，均為單通道飛機。A220前身是由龐巴迪公司開(kāi)發(fā)的C系列公務(wù)機，于2018年出售給空客公司。該機的.樹(shù)脂灌注機翼由龐巴迪公司位于北愛(ài)爾蘭貝爾法斯特的工廠(chǎng)制造（龐巴迪公司于2019年10月將該工廠(chǎng)業(yè)務(wù)出售給斯普利特航空系統公司，收購正在進(jìn)行中）。俄羅斯聯(lián)合飛機公司正在為俄羅斯市場(chǎng)生產(chǎn)MS-21。其機翼由俄羅斯航空復合材料公司制造，使用的是索爾維公司提供的單組分樹(shù)脂體系�？湛虯220和MS-21的例證表明，樹(shù)脂灌注成型對商用飛機而言是可行的， 但是這兩款飛機的樹(shù)脂灌注速度都相對較慢。該技術(shù)必須進(jìn)一步成熟到可以滿(mǎn)足高速率制造的要求。樹(shù)脂灌注成型主要應用對象是機翼。

　　由于單通道飛機機身厚度比雙通道飛機薄，因此多年來(lái)，航空制造業(yè)一直難以判斷復合材料是否適用于單通道飛機的機身。如果使用現有的復合材料和工藝制造更薄的蒙皮，機身的成本和重量均難以承受。因此，找到一種能夠提供輕薄機身且成本恰當的復合材料及工藝組合，是單通道飛機應用復合材料機身所面臨的最大挑戰。熱塑性復合材料則瞄準機身結構作為主要應用對象。

　　在歐洲，這項工作正通過(guò)“潔凈天空2”計劃中的“下一代多功能機身驗證”（MFFD）項目進(jìn)行推進(jìn)。該項目旨在最大限度地減少結構緊固件應用，增加機身、系統、貨艙、機艙的一體性和集成度。熱塑性復合材料可以通過(guò)焊接工藝滿(mǎn)足上述要求。GKN Fokker公司是開(kāi)發(fā)熱塑性航空結構最活躍的公司之一，它們在2019年JEC復合材料展覽中展示了為灣流航空公司制造的熱塑性復合材料機身面板。該面板具有互連的網(wǎng)狀焊接結構，體現了MFFD項目中所設想的多功能性。這表明該技術(shù)正逐步邁向成熟，有望在單通道商用飛機中應用。

　　特別是波音公司正努力將尺寸不大的結構部件（支架、夾具、緊固件等） 由熱固性復合材料轉化為使用熱塑性復合材料。專(zhuān)門(mén)從事連續壓制成型的熱塑性復合材料專(zhuān)家ATC制造公司， 正在領(lǐng)導這項工作。除了機身，熱塑性復合材料已經(jīng)在現役飛機其他結構中取得重要應用進(jìn)展。

　　來(lái)自英國的樹(shù)脂制造商Victrex推出了一款名為PAEK AE250的低熔點(diǎn)聚芳醚酮（PAEK）樹(shù)脂，可在生產(chǎn)線(xiàn)中預浸碳纖維帶和層壓板，在復合材料行業(yè)中引起轟動(dòng)。目前航空制造業(yè)中廣泛使用的熱塑性復合材料主要樹(shù)脂成分為聚醚醚酮（PEEK），其熔融溫度為350℃，而PAEK的熔融溫度僅為305℃，對于熱塑性復合材料來(lái)說(shuō)，降低基體的熔融溫度意味著(zhù)可加快材料的加熱/冷卻周期，縮短循環(huán)時(shí)間，提高制造效率。利用這種溫度的差距，可實(shí)現在PAEK層壓板上注塑成型PEEK基結構，如肋條、固定夾等。索爾維公司于2019年9月宣布擴大其在美國加利福尼亞州阿納海姆工廠(chǎng)的產(chǎn)能。該工廠(chǎng)主要生產(chǎn)用于PEEK、PEKK或PAEK樹(shù)脂預浸的碳纖維單向帶。自2016年以來(lái)，不斷地擴建和工藝流程的持續優(yōu)化，已經(jīng)使該工廠(chǎng)的產(chǎn)能提升了4倍。在熱塑性復合材料的原材料方面，歐洲也取得了最新進(jìn)展。

　　3、傳統的熱固性復合材料仍有發(fā)展空間

　　盡管熱塑性復合材料技術(shù)發(fā)展熱度持續升溫，但熱固性復合材料目前仍然是生產(chǎn)大尺寸 機身面板的主力軍。斯普利特航空系統公司在2019年的巴黎航展中推出了其最新研發(fā)用于單通道飛機的ASTRA（先進(jìn)結構技術(shù)和革命性結構）機身面板。為開(kāi)發(fā)這款面板， 斯普利特公司研發(fā)了一種名為“薄板桁條技術(shù)”的新機身設計。斯普利特公司表示，與現有的結構和生產(chǎn)方法相比，ASTRA可以節省30%的成本， 并且可滿(mǎn)足每月60件的出貨速度。通過(guò)物理性能詳細測試，ASTRA機身滿(mǎn)足了對單通道飛機的所有強度和剛度要求。與斯普利特類(lèi)似，雖然尺寸較小， 西班牙MTorres公司在巴黎航展上展出了另外一種肋條增強“網(wǎng)格/蒙皮結構”。該結構是通過(guò)樹(shù)脂浸漬干碳纖維制成的。一旦在工裝中制造了肋條， 就可以通過(guò)AFP/ATL工藝在其上鋪放蒙皮結構，然后再將結構整體固化。

　　新興航空市場(chǎng)發(fā)展有助于復合材料行業(yè)持續增長(cháng)

　　航空制造業(yè)在未來(lái)20年對于新飛機的需求量仍然是較大的，不僅如此， 一些新興航空市場(chǎng)的出現，也對先進(jìn)復合材料技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用明顯。

　　1、超聲速飛機“歸來(lái)”，先進(jìn)復合材料是應用關(guān)鍵

　　超聲速飛機雖然一直不是主流， 但在全球商用航空市場(chǎng)中仍占據冰山一角�，F在有幾家公司正試圖恢復超聲速飛機往日的榮光，其中，美國B(niǎo)oom航宇公司正在研發(fā)全復合材料的超聲速飛機，命名為“序幕”（Overture）。Boom公司在2019年的巴黎航展中表示，Boom即將完成XB-1原型機的研發(fā)工作，該機是“序幕”的縮比驗證機，將于2020年夏天正式推出�！靶蚰弧钡淖罡邥r(shí)速為2.2馬赫，巡航高度為60000英尺（約19354米），僅需7個(gè)小時(shí)即可將運送55~75名旅客從悉尼飛抵洛杉磯，從華盛頓特區飛往倫敦僅需3.5小時(shí)。另外，“序幕”將使用普羅米修斯燃料公司提供的一項創(chuàng )新技術(shù)——利用可再生資源產(chǎn)生的電能將大氣中的二氧化碳轉化為飛機燃料，從而使飛機實(shí)現零碳排放超聲速飛行。

　　超聲速飛機的歸來(lái)，對飛機結構設計有了新的要求：除了繼續追求輕量化外，對于結構尖端邊緣部位的熱防護也尤其關(guān)鍵，先進(jìn)復合材料也是超聲速飛機能否完美“歸來(lái)”的關(guān)鍵。

　　2、航空電氣時(shí)代到來(lái)，先進(jìn)復合材料是核心技術(shù)

　　城市空中交通（UAM）作為新興航空市場(chǎng)的潛力正在被逐步挖掘，雖然整體規模不大，但這一領(lǐng)域在2019年仍明顯展現了增長(cháng)態(tài)勢。UAM包括各種小型飛機（可容納4~10名乘客）， 飛機的工作范圍有所不同，具體取決于飛行器的大小及其推進(jìn)系統，其目標是在城市內或城市間運送人員或物資。優(yōu)步公司正在自行研發(fā)的電動(dòng)垂直起降飛機（eVTOL）最大續航里程僅為60英里（96千米）�？紤]到對結構重量對電池電量影響，在eVTOL中使用輕質(zhì)復合材料結構已經(jīng)成為剛需。因此， 超過(guò)150家eVTOL的開(kāi)發(fā)商正在大力投資和招募復合材料工程人才。這一領(lǐng)域面臨的挑戰是，eVTOL市場(chǎng)很可能需要建立與商用航空市場(chǎng)同等嚴格的認證標準，但同時(shí)產(chǎn)品定位上又要求取得更高產(chǎn)量，逐步延伸至汽車(chē)領(lǐng)域。在這種需求的驅動(dòng)下，人們追求復合材料制造流程的自動(dòng)化，以實(shí)現生產(chǎn)效率提升、成本降低、質(zhì)量提高并達到產(chǎn)品合格率要求。盡管發(fā)展迅速，但在eVTOL投入運營(yíng)前，仍有許多工作要做：包括產(chǎn)品認證、空域管理、安全標準、起降位置等還有待制訂和確定。首批eVTOL可能要到2024~2025年前后才被允許投入運營(yíng)。

　　除eVTOL外，UAM領(lǐng)域內另一種將極大消耗復合材料的產(chǎn)品是全電動(dòng)商用飛機。2019年巴黎航展中展出了Alice，是由以色列Eviation公司開(kāi)發(fā)的全電動(dòng)、全復合材料飛機。Alice是一款9座的支線(xiàn)客機，其巡航速度約為445千米/時(shí)，續航里程為1000千米。公司預計將于2020年底或2021年初獲得認證。

　　Alice的誕生預示著(zhù)商用航空運輸的一個(gè)新興領(lǐng)域——全電動(dòng)支線(xiàn)運輸機時(shí)代即將到來(lái)。eVTOL和電動(dòng)飛機（混合動(dòng)力推進(jìn)系統）的發(fā)展，不僅是能源系統的一次革命，同時(shí)也是對飛行器布局和結構設計的創(chuàng )新。從現有的發(fā)展趨勢判斷，先進(jìn)復合材料無(wú)疑是主要結構用材的“種子選手”，是航空電氣時(shí)代的核心技術(shù)之一。

　　作為21世紀第三個(gè)10年的開(kāi)局， 復合材料行業(yè)在經(jīng)過(guò)了產(chǎn)業(yè)調整和行業(yè)洗牌后，即將開(kāi)啟全新篇章。由航空航天帶動(dòng)發(fā)展的先進(jìn)復合材料，已經(jīng)逐步向汽車(chē)、風(fēng)電能源、船舶甚至軌道運輸行業(yè)輻射，中低端復合材料也將在醫療器械、文娛體育等民用產(chǎn)品中取得廣泛應用，釋放產(chǎn)能過(guò)剩的壓力�？傮w來(lái)看，未來(lái)10年，復合材料將呈現性能不斷突破、應用全面普及的多元化發(fā)展態(tài)勢，成為推動(dòng)材料科學(xué)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步主要動(dòng)能。

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