浅谈金属基碳纤维复合材料在航空中的应用

  航空材料泛指被用于制造航空飞行器的材料,以飞机举例,一架军Y飞机的核心包括机体、发动机、机载电子及火力控制四个部分,一架民用客机的核心则包括机体、发动机机载电子和机舱四个部分。航空材料具有较高的质量要求,轻质高强度、高温耐蚀和低成本等优势材料才能真正在航空航天领域发挥出应有作用,未来航空材料将朝着高性能高功能,复合化、智能化、低成本以及高环境相容性的方向发展。出于对航空飞行器运作过程中的安全问题考虑,关于航空结构材料选择的特点优先考虑轻质、可靠及高强度,所以选用复合材料在航空航天领域中尤为重要。

  金属基碳纤维复合材料也是航空航天领域运用较为广泛的一种复合材料,其以某一金属最为基体,从中加入各种金属元素,形成具有更稳定性能的金属基复合材料。早期金属基复合材料的研发过程中,大多试验是以ALMg等轻金属为基体的复合材料,随着研究范围的发展以及科学技术的提升,更多的科学研究人员开始将金属基复合材料的研究领域拓展到了碳化硅等复合材料的研究中。金属基复合材料材料相比于其他的基体材料,具有低消耗、高收益以及优良的后续开发性和改造型的优势,相比于人为强化的合金材料,具有更加强劲的性能,成为许多应用领域中的热门之选。由于金属基复合材料在我国的研发起步较晚,目前在航空航天领域并没有大面积投人使用。

  在未来的航空航天发展领域中,无人机的研发和材料选择是一个至关重要的发展方向。无人机的主流趋势是保证飞行机器飞行高度更高、时间更长、隐身效果更好,而要想提高无人机的效能、减少投入成本,复合材料的使用是一大关键要素。金属基材料在运用过程中展现出较多的性能特性,对于一般的金属材料具有更高的抗压性、抗高温性以及导电性,可以作为飞机上众多的零部件构成材料。如将金属基复合材料运用在无人机的机翼位置,相对于传统的铝合金结构,整体重量能够减轻60%左右。利用复合材料,研究人员还能够实现传统金属材料所难以企及的空气动力学设计,使无人机的研究向前跨一大步。