树脂基复合材料因具有良好的抗疲劳性、抗腐蚀性、减震性,发展前景广阔。另外,树脂基复合材料具有功能多样化、成型过程简便、材料结构及性能可塑性强等优点,被广泛应用于汽车工业、体育器材行业、机械电子制造业、航天工业以及煤矿工业等领域。随着最近几年经济的快速增长,树脂基复合材料的用途也越来越广泛,深受制造行业的青睐。
军事领域
为满足新一代战斗机高机动性、超音速巡航及隐身的要求,进入20世纪90年代以后,美国战机无一例外都大量采用了复合材料机构,用量一般都在20%以上,有的甚至高达35%,结构减重效率达30%。目前世界先进军机中复合材料用量占全机结构重量的20%-50%不等,主要应用复合材料的部位包括整流罩、平尾、垂尾、平尾翼盒、机翼、中前机身等。
民机领域
民用飞机更加考虑飞机的安全性和经济性,因此在复合材料的应用上比较谨慎。但随着复合材料技术的进步和制造成本的降低,20世纪70年代开始,民机也逐步开始使用复合材料部件。与军机类似,民机复合材料的部件也从小承力构件向主承力构件发展。因为材料的选择将直接影响到飞机的购买费用(原材料费用和加工成本)、燃油费用(飞机重量)和维护费用(检查和维修),所以在民用飞机的设计当中,对材料的选择非常关键。民机的选材将直接影响民机的运营费用。用树脂基复合材料制造飞机部件比传统航空材料通常减重20%-30%,使用和维护成本比金属材料低15%-25%。
直升机
直升机对复合材料应用非常显著。军用、民用和轻型直升机均大量应用碳纤维复合材料,的直升机复合材料用量已达到结构重量的40%-60%。例如,美国武装直升机科曼奇(RAH-66)的复合材料使用量为50%;欧洲NH-90直升机的复合材料使用量达到80%,接近全复合材料结构。
航空发动机
随着航空发动机性能不断提高,特别是质量不断减轻,在依靠整体叶盘、整体叶环、空心叶片和对转涡轮等新颖结构的同时,还将越来越多的依赖于高比强度、低密度、高刚度和耐高温能力强的先进复合材料。经过多年的实验和经验积累,航空发动机上越来越多的部件采用复合材料部件,而且各国纷纷都向这个方向努力。
火箭发动机
纤维增强复合材料具有放热、隔热、耐高温等特性,广泛的应用于航天工业上。例如,在防热方面,高强度玻璃纤维树脂基复合材料可以用作多管远程火箭弹和空空导弹结构材料和耐烧蚀隔热材料,实现了喷管收敛段、扩张段和尾翼架整体化,大大减轻了武器质量,提高战术性能。
卫星通信
在卫星和航天器上,美国和欧洲的卫星结构质量不到总质量的10%,原因就是广泛使用了先进复合材料。目前,卫星的微波通信系统、能源系统和各种支撑结构件基本上实现了复合材料化。
舰船领域
舰船复合材料技术也有迅速的发展,已基本达到了实际应用水平,简化制造、降低成本成为当前技术的重点。美国海军装备已经大量应用复合材料,例如“福特”号航母、“弗吉尼亚”级潜艇、DDG1000驱逐舰等。英国海军的45型驱逐舰也安装了夹芯结构复合材料的综合桅杆,具有隐身、减少天线维护等;英国“机敏”级潜艇泵喷推进器的导管也采用了纤维增强泡沫夹芯复合材料。
来源:艾科复材AFRP
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