復合材料具有高度通用性，因為它們能夠模制成復雜的配置。不受傳統(tǒng)材料的限制，工程師可以根據(jù)特定飛機的要求定制零件。

　　

　　復合材料還具有極強的耐候性和抗疲勞性，使其成為飛機制造的理想選擇。它們承受異常高溫的能力是一個主要優(yōu)勢，特別是對于航天器和再入飛行器的應用。由于這些原因，復合材料被用于建造飛機和航天器的主要承重結(jié)構(gòu)，例如機翼、機身、起落架、發(fā)動機艙等。

　　

　　

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　　用于航空航天應用的增強碳纖維復合材料

　　

　　在過去幾年中，碳纖維增強聚合物（CFRP）復合材料以其緊湊的尺寸、優(yōu)異的耐用性和耐腐蝕性能成為航空航天和風能設(shè)備的重要材料。由于密度低，碳纖維增強碳基復合材料，也稱為碳/碳 (C/C) 復合材料，是輕質(zhì)復合材料的重要組成部分。

　　

　　在空客A350和波音787這兩種廣受歡迎的遠程飛機的機身中，超過一半是由CFRP制成。A380是第一款采用CFRP復合材料芯翼盒的飛機，與最先進的鋁合金相比，重量減輕了1.5噸。

　　

　　在Composites Part B上發(fā)表的最新文章中，作者報告了由碳化鉿納米線 (HfCNWs) 強化的致密碳纖維復合材料。將HfCNWs結(jié)合到C/C復合材料中導致了輕質(zhì) HfCNWs-C/C 復合材料的開發(fā)。評估了在1800°C、2100°C和2450°C溫度下退火后兩種類型復合材料的拉伸強度。發(fā)現(xiàn) HfCNWs-C/C的機械強度保持率(MSR)大于 C/C。含有HfCNWs的C/C復合材料的質(zhì)量燒蝕率降低。這是因為HfCNWs的分解有助于消融過程中的重量增加。因此，它被證明是一種輕質(zhì)超高溫復合材料，具有出色的高溫效率，展示了在航空航天領(lǐng)域用作熱結(jié)構(gòu)部件的巨大潛力。

　　

　　航空航天工業(yè)中的鎂和陶瓷復合材料

　　

　　鎂復合材料具有多種用途，包括航空航天飛行器的發(fā)動機組件、制動元件和運動軸。在F16飛機上，鋁制入口通道已被碳化硅顆粒增強的鎂復合材料取代，從而提高了疲勞壽命。

　　

　　燃氣輪機葉片尤其需要耐高溫的材料。極輕的復合材料渦輪葉片可在大約 1050°C的渦輪排氣溫度下保持強度。

　　

　　在汽車和航空航天領(lǐng)域，制動技術(shù)是目前的一個重要研究領(lǐng)域。在飛機上，制動機構(gòu)根據(jù)流經(jīng)圓盤（轉(zhuǎn)子和定子）的液壓流體進行調(diào)整，產(chǎn)生摩擦，將陶瓷復合材料部件體積的外部溫度提高到3000°C至1500°C之間。在商用客機制動系統(tǒng)中使用這種材料可以減輕經(jīng)濟重量。

　　

　　波音公司正在開發(fā)用于商用飛機的復合材料Nextel 610/鋁硅酸鹽排放噴嘴和聲學結(jié)構(gòu)。GE航空公司在陶瓷復合材料方面投入了大量資金，F(xiàn)414發(fā)動機的分流排放密封最初由陶瓷Ox/Ox復合材料制成。

　　

　　航空航天工業(yè)中的自修復復合材料

　　

　　根據(jù)發(fā)表在Polymers雜志上的最新文章，自修復復合材料在航空航天領(lǐng)域越來越受歡迎。復合材料的劣化是由沖擊載荷引起的。沖擊損壞從微小的空腔開始，然后發(fā)展到嚴重的微觀開裂和結(jié)構(gòu)破壞。由于其增強的細胞流動性，聚合物及其復合材料已成為無處不在的自修復材料。

　　

　　共靜電紡絲已被用于制造在界面處具有自修復核殼納米纖維的混合多尺度聚碳酸酯復合材料。在層壓復合材料中，當發(fā)生分層等界面損傷時，芯殼設(shè)計為可自我修復。含有修復劑的微膠囊已添加到用于航空航天的碳纖維增強塑料 (CFRP) 復合材料中，以避免分層破損。

　　

　　

　　

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　　自修復復合材料通常用作機身、機翼、內(nèi)燃機、葉柵等航空結(jié)構(gòu)中的保護層或障礙物。碳基體中的硅和硼基結(jié)晶成分也被用作自愈材料。

　　

　　納米復合材料在航空航天工業(yè)中的應用

　　

　　Nanotechnology Reviews上發(fā)表了一篇重點介紹納米復合材料在航空航天工業(yè)中的應用的文章。由納米二氧化硅和乙丙二烯單體 (EPDM) 橡膠組成的納米復合材料被用作熱阻物質(zhì)，用于在發(fā)射期間保護航天器的結(jié)構(gòu)部件。已經(jīng)對用納米復合材料替代固體火箭發(fā)動機 (SRM) 中的傳統(tǒng)聚合物基復合材料進行了研究。為了提高隔熱性，熱塑性聚氨酯彈性體納米復合材料(TPUN)已被用于取代SRM中的傳統(tǒng)凱夫拉增強 EPDM。

　　

　　納米復合材料可拉伸傳感器的制造用于變形飛機的SHM，用于跟蹤航空航天變形系統(tǒng)中裂縫的發(fā)展是另一個重要的應用。

　　

　　使用碳納米管增強PP納米復合材料，構(gòu)建了受自然影響的微型飛行器的撲翼概念。實驗分析表明，人工構(gòu)建的翅膀的原始頻率與蜻蜓翅膀的共振頻率非常相似。

　　

　　根據(jù)發(fā)表在Polymers雜志上的研究，磁性聚合物納米復合材料也進入了航空航天領(lǐng)域。采用磁化金屬納米粒子處理聚合物基復合材料作為電磁干擾屏蔽材料。已經(jīng)開發(fā)出基于輔以無機物質(zhì)的聚合物基質(zhì)納米復合材料的涂料和顏料。

　　

　　這種方法有幾個好處，包括經(jīng)濟成本、可比的制造簡單性以及堅固輕質(zhì)材料的生產(chǎn)。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測 (SHM) 是確定航空航天部件結(jié)構(gòu)完整性的基本方法。無機/有機復合壓電材料是航空航天傳感儀表的可行元件。

　　

　　航空復合材料市場概況

　　

　　根據(jù)Marketsandmarkets發(fā)布的報告，全球航空復合材料市場在 2022 年估計為 297億美元，預計到2027年將達到516億美元，從2022年到2027年的復合年增長率為11.7%。由于航空復合材料具有卓越的性能特點，可以承受惡劣的條件，因此市場正在擴大。此外，全球?qū)?jié)油型飛機的需求不斷增長，預計將在短期內(nèi)推動市場擴張。