航天制造
轻型、坚固的飞行器受力构件
产业
得益于使用复合材料，航天制造业在增大飞行器功率、降低重量方面达到了质的飞跃。
每天全世界的航运总量都在增加，这也提高了对于飞行安全方面的要求。使用复合材料能够完善飞行机器的运行性能，从而提升飞行的安全性和可靠性。
使用碳纤维复合材料的优势
使用以碳纤维为基础的复合材料，能够在保障构件强度的同时，平均降低飞行器30 %的重量。
碳纤维复合材料具有高抗震性和耐蚀性，能够保证构件长时间持续性安全作业。
在航天制造领域，使用以碳纤维为基础的复合材料与使用合金相比较，具有以下优势
- 高质量
- 高强度
- 高耐蚀性
- 高疲劳强度
- 高耐磨损性
碳纤维复合材料比重较小-1.5 g/ cm³(铝合金-2.8 g/ cm³、钛合金-4.5 g/ cm³)。
复合材料零件比金属零件轻近80 %。
碳纤维的强度和刚性比其它主要钢铁品种高约6 倍。
碳纤维和其他材料技术参数比较：
| 纤维类型 |
拉伸强度，MPa | 拉伸弹性模量, GPa | 断裂伸长率, % | 密度, g/cm3 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 碳纤维(以聚丙烯腈前体为基础) | 高强度标准模量 | 3500-5000 | 200-280 | 1.4-2.0 | 1.75-1.80 |
| 高强度中等模量 | 4500-7000 | 280-325 | 1.7-2.1 | 1.73-1.81 | |
| 高模量 | 3500-5000 | 325-450 | 0.7-1.4 | 1.75-1.85 | |
| 超高模量 | 2500-4000 | 450-600 | 0.7-1.0 | 1.85-1.95 | |
| 玻璃纤维 | E-玻璃 | 2500-3800 | 70-75 | 4.5-4.7 | 2.5-2.7 |
| S-玻璃 | 4000-4500 | 80-90 | 5.0-5.3 | 2.5 | |
| 有机纤维 | 芳纶纤维 | 3000-3600 | 60-180 | 2.4-3.6 | 1.45 |
| 聚乙烯纤维 | 200-3000 | 5-170 | 3-80 | 0.96 | |
| 钢纤维 | 高强度 | 1200-2800 | 200 | 3.5 | 7.8 |
| 防锈 | 800-2000 | 190 | 3.0 | 7.8 | |
| 玄武岩纤维 | 3000-4800 | 90-110 | 3.0 | 2.6-2.8 | |
| 硼纤维 | 3500-4000 | 350-400 | 0.5-0.7 | 2.6 | |
使用
许多班机的构件都使用复合材料。
碳纤维复合材料用于制造轮刹零件，其重量仅占钢铁制动器重量的30 %。
3000 次降落
碳纤维复合材料制造的制动器使用期限为3000次降落。
现代化直升机的制造材料中，碳纤维复合材料占15 %。
历史
在航天制造领域使用复合材料的历史可以追溯到上个世纪30 年代，那时开始使用玻璃纤维复合材料制作航空构型装备。
1961年问世的以碳纤维为基础的复合材料在航天业引发了革命，碳纤维复合材料成为了重型金属的替代物。20年后，碳纤维复合材料开始在航天制造业被全面使用。
经验
在现代飞机中，复合材料的比重占飞机重量的50 %以上。
根据设计，复合材料占A350飞机重量的
52 %，铝占20 %、钛占14 %、钢铁占7 %、其它材料占7 %。В787 Dreamliner飞机的构造中，复合材料占重量的50 %，铝占20 %、钛占15 %、钢铁占10 %、其它材料占5 %。
结论
复合材料在航天制造业中的深入意味着能够生产出符合所要求的强度和安全参数的，及其它使用标准的飞行器构件。
坚固的轻型碳纤维复合材料完善了现代飞行器的构造，降低了燃油消耗，提高了飞行距离。