碳纤维复合材料在轻型运动飞机结构中的应用

碳纤维复合材料在轻型运动飞机结构中的应用

摘要：由于碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、比模量高以及尺寸稳定等优点被广泛地运用到了飞机制造业中。当前全世界几乎有超过50%的大型客机已经采用了这种新型材料，但是将该材料在轻型运动飞机结构中运用还处于初步阶段。本文笔者主要从轻型运动飞机的概述入手；探讨了当前我国碳纤维复合材料的发展现状；最后就碳纤维复合材料在轻型运动飞机结构中的应用进行了简单的探讨，希望为相关领域的研究者和工作者提供参考。

关键词：轻型飞机；碳纤维复合材料；应用分析

当前，轻型运动飞机在国外的发展速度较快，但是在我国依然处于刚刚起步的阶段。因此在制造过程中如何才能降低轻型飞机的制造成本成为了当前制造轻型运动飞机的关键问题。根据西方发达国家制造轻型运动飞机的经验来看，采用碳纤维复合材料是当前降低轻型运动飞机构造成本的有效途径之一，因此研究碳纤维复合材料在轻型飞机结构中的应用具有重要意义。

1.轻型运动飞机的概述

轻型飞机顾名思义就是飞机的重量轻、体积小。轻型运动飞机最初在2004年美国联邦航空局按照民航提案的相关要求新推出的一个飞机种类。该类飞机满足以下要求：①最大起飞重量为600kg（陆地起降型）_—650kg（水上起降型）；②最大平分空速不能大于222km/h；③失速速度要低于83km/h；④既可以单座也可以是双座；⑤装配有不可收放式起落架；⑥螺旋桨可以采用固定桨距也可以采用地面可调桨距；⑦配备的驱动装置一般是发动机或者活塞发动机1]。

2.当前我国碳纤维复合材料的发展现状分析

当前工业上使用的碳纤维主要是以聚丙烯腈、人造丝或者是木质作为原料，并将有机纤维和塑料树脂进行结合在高温的作用下经过碳化最终形成的，但是其制取方法不能直接使用碳和石墨。根据相关资料显示：当前全世界的碳纤维产能共计约为3.5万吨，然而中国市场每年的需求量约为6500吨，由此可以看出我国是一个碳纤维消费大国。但是我国不管是在碳纤维的制造水平上还是在碳纤维的应用技术上都跟国外先进技术还存在的很大的差距。在2007年，我国的碳纤维的产量仅仅在200吨左右，并且绝大部分都被运用到了低性能的产品上，究其主要原因是目前我国企业依然还没有掌握碳纤维相关的核心技术，从而导致了我国的碳纤维在质量上、生产技术上以及生产规模上都跟西方国家还有很大差距，很大部分高性能的增强材料都是通过进口的方式来获得，并且通常成本都较高。缺乏创新与集成和对应用领域的扩展不足，在很大程度上制约着我国碳纤维复合材料工业的不断发展。在充分意识到当前我国的高性能碳纤维复合材料还远远不能满足我国经济的快速、健康和可持续发展的需要后，相关部门制定各项措施组织实施高性能纤维复合材料高技术产业化专项项目，主要是重点支持我国高性能碳纤维复合材料的生产技术发展，从而满足我国当前经济发展以及航空产业的不