飛機材料

拼音： fēi jī cái liào

英文：aircraft material

結構材料應具有高的比強度和比剛度，以減輕飛機的結構重量，改善飛行性能或增加經濟效益，還應具有良好的可加工性，便於製成所需要的零件。

20世紀初第一架載人上天的飛機是用木材、布和鋼製造的。硬鋁的出現給機體結構帶來巨大的變化。1910～1925年開始用鋼管代替木材作機身骨架，用鋁作蒙皮，製造全金屬結構的飛機。金屬結構飛機提高了結構強度，改善了氣動外形，使飛機性能得到了提高。40年代全金屬結構飛機的時速已超過 600公里。50年代末噴氣式飛機的速度已超過2倍音速，給飛機材料帶來了熱障問題。鋁合金耐高温性能差，在200°C時強度已下降到常温值的1/2左右，需要選用耐熱性更好的鈦或鋼。60年代出現3倍音速的SR-71全鈦高空高速偵察機和不鏽鋼佔機體結構重量 69%的XB-70轟炸機。蘇聯的米格25殲擊機機翼蒙皮也採用了鈦和鋼。70年代以後越來越多地使用以硼纖維或碳纖維增強的複合材料。鋁、鈦、鋼和複合材料已成為飛機的基本結構材料。

複合材料具有強度高、剛度大、質量輕、並具有抗疲勞、減振、耐高温、可設計等一系列優點。目前應用在飛機上的複合材料多采用夾層結構的設計來滿足強度、剛度的要求。所謂夾層結構，就是採用先進複合材料做面板，其夾芯為輕質材料。夾層結構的彎曲剛度性能主要取決於面板的性能和兩層面板之間的高度，高度越大，其彎曲剛度就越大。夾層結構的芯材主要承受剪應力並支持面板不失去穩定性，通常這類結構的剪切力較小。選擇輕質材料作為夾芯，可較大幅度地減輕構件的重量。對於面板很薄的夾層結構，還應考慮抗衝擊載荷的能力。此外，在從成本方面評估夾層結構時，不僅要考慮製造成本，還必須考慮飛機使用期的全壽命成本。目前在航空航天結構中常用的夾層機構材料有巴沙輕木（BALTEK）、PET泡沫（AIREX）等。 ^[1] 

機翼是飛機的主要部件，早期的低速飛機的機翼為木結構，用布作蒙皮。這種機翼的結構強度低，氣動效率差，早已被金屬機翼所取代。機翼內部的梁是機翼的主要受力件，一般採用超硬鋁和鋼或鈦合金；翼梁與機身的接頭部分採用高強度結構鋼。機翼蒙皮因上下翼面的受力情況不同，分別採用抗壓性能好的超硬鋁及抗拉和疲勞性能好的硬鋁。為了減輕重量，機翼的前後緣常採用玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）或鋁蜂窩夾層（芯）結構。尾翼結構材料一般採用超硬鋁。有時殲擊機選用硼或碳纖維環氧複合材料，以減輕尾部重量，提高作戰性能。尾翼上的方向舵和升降舵採用硬鋁。

有種複合材料應用於飛機機翼，即蜂窩型的複合材料，其有質輕且抗壓功能。

飛機在高空飛行時，機身增壓座艙承受內壓力，需要採用抗拉強度高、耐疲勞的硬鋁作蒙皮材料。機身隔框一般採用超硬鋁，承受較大載荷的加強框採用高強度結構鋼或鈦合金。很多飛機的機載雷達裝在機身頭部，一般採用玻璃纖維增強塑料做成的頭錐將它罩住以便能透過電磁波。駕駛艙的座艙蓋和風擋玻璃採用丙烯酸酯透明塑料（有機玻璃）。飛機在着陸時主起落架要在一瞬間承受幾百千牛乃至幾兆牛（幾十噸力至幾百噸力）的撞擊力，因此必須採用衝擊韌性好的超高強度結構鋼。前起落架受力較小，通常採用普通合金鋼或超硬鋁。

從60年代末期開始，在飛機上使用的複合材料，已由當初只應用於口蓋和艙門等非承力構件，逐步擴大應用到減速板和尾翼等次承力構件，而且正向用於機翼甚至前機身等主承力構件的方向發展。另外，為提高突防攻擊能力、不被敵方雷達捕獲，已在飛機上採用吸波材料.