碳纤维复合材料在航空航天方面应用的演变历程
江苏博实科技：碳纤维增强复合材料（CFRP）在JY航空方面的应用历程可以分为三个阶段，民用飞机在安全性、可靠性、经济性方面的要求高于JY飞机，因此在应用上更加保守和延后，但总体上与JY飞机步伐相差不大。接下来我们来看看碳纤维复合材料在航空航天方面经历了哪几个阶段。
第一阶段：开始于20世纪60-70年代，1kg的碳纤维复合材料可以代替3kg的铝合金，在性能上也能满足需求，所以一开始主要是应用于非承力结构，如舱门、口盖、前缘、整流罩等尺寸较小的部件。在民用飞机中，除了上述应用外，在机舱内饰中也大量的应用到复合材料，但其中很大一部分使用的是芳纶或者玻璃纤维复合材料。这些方面的应用大多用便宜的大丝束碳纤维就够了，T300以上的则大多使用在承力结构上。
（猎鹰L-15碳纤维尾翼舵面）
第二阶段：开始于20世纪70-80年代，随着力学性能的改善和前期应用的效果的提高，碳纤维复合材料逐渐开始应用到费劲的次承力结构上。如垂尾、鸭翼、平尾、副襟翼舵面等受力较大、尺寸相对较大的部件上。其中，美国战斗机F-14将纤维增强环氧树脂复合材料应用到平尾上，是复合材料应用史上一个里程碑，在波音B77垂尾、平尾等多处部件中应用了碳纤维增强复合材料，复合材料使用共计9.9吨，占总结构重量的11%。目前碳纤维复合材料在我国飞机上的应用也开始成熟，但大规模的应用仍有待时日。
第三阶段：从上世纪80年代至今，随着高性能碳纤维和预浸料-热压罐整体成型工艺的成熟，碳纤维增强复合材料逐步应用于机翼、机身等受力大、尺寸大的主承力结构中。1976年美国元买到飞机公司于976年率先研制了F/A-18的复合材料机翼，将复合材料的用量提升至13%，后期更是采用自动铺丝技术为该飞机制造了碳纤维复合材料的12块机身蒙皮、10块进气管蒙皮、4块水平尾翼蒙皮。目前西方国家军机上CFRP的用可占整机结构重量的20%-50%。
（波音787cfrp框段）
2012年12月，中航工业西飞公司向中国商用飞机有限责任公司交付了C919大型客机中央翼、襟翼及运动机构部分，西飞公司在整个研制过程全部采用先进的三维数字化设计、传递与制造，中央翼部段除1号肋是金属件外，全部采用了先进的中模高强碳纤维/增韧环氧树脂复合材料制造。这是国内首次在固定翼飞机最重要的主承力结构件中使用复合材料，代表了中国制造的航空碳纤维复合材料应用的最高水平。
碳纤维复合材料应用于航空航天设备的设计，需要结合碳纤维复材性能特性，加强整体设计的思想，不只是简单的替换原金属部件。虽然逐项替代也是一种有效的验证步骤，但值得注意的是局部优化并不代表整体优化。在碳纤维复合材料应用愈加广泛的今天，顶层设计，全局优化，才能最大化的发挥复材的最大功能效用和经济效用。
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