波音飞机机体材料介绍

飞机机体材料大体可以分为两类:金属材料和复合材料

1. 金属材料主要包括:

· 铝合金材料

· 钛合金材料

· 钢(合金钢和不锈钢)

1.1 铝合金材料的特点:

· 传统飞机大约80%的基本机身结构是铝制的。

· 轻质、耐腐蚀性好。

· 良好的导电性(分别仅次于银和铜)。

· 易于加工和制造(与钢和钛合金相比)。

· 热膨胀系数高——不适用于高温应用(例如,高速飞机的外皮,一些发动机部件)。

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铝合金材料在机体上的使用情况-707/727/737-100,-200/747-100,-200(如上图)

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铝合金材料在机体上的使用情况-737-300,-400,-500/747-300,-400/757/767(如上图)

2 钛合金材料的特点:

· 优良的耐腐蚀性;

· 重量减轻(密度比钢低约40%);

· 高温稳定性(高达1000至1150°F;铝—350°F);

· 缓解体积限制问题(如起落架区域);

· 与其他材料相容,防止电腐蚀。例如,复合材料中的紧固件。

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钛合金在机体上的使用情况(如上图)

钛合金自1950年左右才开始使用。最著名的早期使用钛的是洛克希德SR-71"黑鸟"战略侦察机。黑鸟的飞行速度是声速的三倍,飞行高度为80000英尺。由此产生的高表面温度消除了铝和低重量钢的需求。

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黑鸟侦察机(如上图)

1.3 钢材料的特点:

· 大约12-16%的基本飞机结构

· 高强度和高弹性模量—适用于空间有限的设计,如起落架

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钢材在机体上的使用情况(如上图)

复合材料主要包括

· 玻璃纤维复合材料 (GFRP)

· 碳纤维复合材料 (CFRP)

· 铝合金-玻璃纤维混杂复合材料(GLARE)

· 芳纶纤维复合材料(AFRP)

复合材料的特点

· 在现代飞机的使用中比例增加

· 富有吸引力的低密度

· 高机械性能

· 结构复合材料正在取代机身上的铝合金

· 大多数现代飞机都有复合垂直和水平稳定器、方向舵、副翼和发动机整流罩、机身蒙皮和机翼

· 军用飞机使用的复合材料比例要大得多

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复合材料在B777结构件上的使用(如上图)

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复合材料在B787机体上的使用情况(如上图)

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铝合金,钛合金,合金钢和复合材料性能比较(如上图)


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