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專題報(bào)告

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波音與空客為何鐘情于復(fù)合材料?






空客A350和波音787是全球許多大型航空公司的主流機(jī)型,在航空公司看來(lái),這兩種寬體客機(jī)在長(zhǎng)途飛行中,能夠在經(jīng)濟(jì)效益和客戶體驗(yàn)方面帶來(lái)巨大的平衡性。而這種優(yōu)勢(shì)恰恰來(lái)源于它們采用了復(fù)合材料進(jìn)行制造。


復(fù)合材料在商業(yè)航空中的應(yīng)用由來(lái)已久??湛虯320等窄體客機(jī)早已使用了復(fù)合材料部件,如機(jī)翼和尾翼。寬體客機(jī),如空客A380,也使用了復(fù)合材料,其機(jī)身20%以上都是由復(fù)合材料制成。近年來(lái),復(fù)合材料在商用航空飛行器上的使用量顯著增加,已成為航空領(lǐng)域的支柱材料。這種現(xiàn)象并不奇怪,因?yàn)閺?fù)合材料具有很多優(yōu)勢(shì)屬性。


與鋁等標(biāo)準(zhǔn)材料相比,復(fù)合材料具有輕量化的優(yōu)勢(shì)。此外,外部環(huán)境因素也不會(huì)對(duì)復(fù)合材料造成磨損。這就是為什么超過(guò)一半的空客A350和波音787客機(jī)都是由復(fù)合材料制成的關(guān)鍵原因。

波音787的構(gòu)造中復(fù)合材料占50%,鋁占20%、鈦占15%、鋼占10%以及5%的其他材料。波音公司能從這種結(jié)構(gòu)中獲益,減輕相當(dāng)多的重量。由于復(fù)合材料構(gòu)成了結(jié)構(gòu)的大部分,客機(jī)總重量平均減少了20%。此外,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)制造任何形狀。因此,波音公司用多個(gè)筒狀部件組成了787的機(jī)身。


波音與空客為何鐘情于復(fù)合材料?



波音787比以往任何波音商用飛機(jī)都更多地使用了復(fù)合材料。相比之下,波音777的復(fù)合材料占比僅為10%。波音公司表示,復(fù)合材料使用量的增加對(duì)客機(jī)制造周期產(chǎn)生了更廣泛的影響??偟膩?lái)說(shuō),在飛機(jī)生產(chǎn)周期中有幾種不同的材料??湛秃筒ㄒ舳济靼祝瑸榱碎L(zhǎng)期安全和成本優(yōu)勢(shì),需要謹(jǐn)慎地平衡制造過(guò)程。

空客公司對(duì)復(fù)合材料擁有相當(dāng)大的信心,尤其熱衷于碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)??湛捅硎?,復(fù)合材料飛機(jī)機(jī)身,更加堅(jiān)固,且重量更輕。由于磨損減少,機(jī)身結(jié)構(gòu)在服役期間可以減少維護(hù),如空客A350的機(jī)身結(jié)構(gòu)維護(hù)任務(wù)減少了50%。此外,空客A350機(jī)身只需要每12年進(jìn)行一次檢查,而空客A380檢查時(shí)間為每8年一次。

未來(lái),隨著航空業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,復(fù)合材料無(wú)疑將在飛機(jī)制造中繼續(xù)扮演重要角色。值得注意的是,波音公司為其未來(lái)的寬體客機(jī)波音777X建立造價(jià)10億美元的復(fù)合材料機(jī)翼生產(chǎn)中心,該中心占地面積達(dá)12.1萬(wàn)平方米,專門為新飛機(jī)制造機(jī)翼的面板和翼梁??湛凸疽惨恢痹谘邪l(fā)全新復(fù)合材料技術(shù),準(zhǔn)備部署于其下一代氫動(dòng)力ZEROe概念飛機(jī)上。因此,復(fù)合材料仍將在未來(lái)商業(yè)航空中扮演重要角色。

畢竟,更堅(jiān)固的機(jī)身可以讓航空公司擁有更高效的機(jī)隊(duì)。此外,重量減輕能幫助航空公司運(yùn)送更多乘客,并減少燃料消耗,增加飛行距離。在格外注重成本的市場(chǎng)環(huán)境下,航空公司將能從復(fù)合材料應(yīng)用中獲得長(zhǎng)期的利益。



本文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)編譯,文章不用于商業(yè)目的,僅供行業(yè)人士交流。轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)。
 
 


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