YANGHUIMIN

　　以碳纤维为增强体的先进复合材料在20世纪60年代中期问世，70年代初即开始应用于飞机结构。先进复合材料的应用对飞机结构轻质化、模块化起着至关重要的作用。随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟，先进复合材料在军、民用飞机上的用量也在不断扩大。复合材料用量的剧增，带动了复合材料产业的专业化和规模化发展，使先进复合材料正在逐步成为一种成熟、稳定的航空材料。目前，复合材料和铝、钢、钛一起，已发展成为四大航空结构材料。
　　现代先进民机机体结构复合材料用量越来越大。经过几个阶段的发展，已实现了从非承力、次承力构件，到尾翼主承力、再到机翼与机身主承力构件应用。这是飞机性能的要求，也是商业成功和市场竞争的需要。
　　国外复合材料技术水平和发展趋势
　　复合材料由于其高比强度、比刚度等优异特性，越来越广泛应用于飞机结构。目前国内外新研制的飞机不但在水平安定面、副翼、垂尾等结构采用了复合材料，而且机身、机翼翼盒等主结构也采用复合材料，使得结构一体化程度高，系统安装较为简单、减少零部件数，缩短总装时间。复合材料非比寻常的物理特性和可设计性，以及近年来生产成本的降低，加速了飞行器结构选材从金属材料向复合材料转变的进程。复合材料的应用具有可使飞机结构减重10%～40%、结构设计成本降低15%～30%的优势。面对较高的燃油价格和越来越严格的污染物排放标准，复合材料能使飞机减重的优点显得尤为重要。
　　代表当今世界大型民用飞机先进水平的两大生产商：波音公司和空客集团，从20世纪80年代起就开始将先进复合材料用于大型飞机的结构。随着经验的积累和先进复合材料所带来的效益增加，结构应用不断扩大。波音公司在前期的波音737、波音757和波音767几个机型中，先进复合材料的应用仅涉及了起落架舱门、整流罩、升降轮、方向舵、襟翼和副翼等次承力结构。到了90年代中期，在波音777研制中将先进复合材料扩大应用到了垂直安定面和水平尾安定面等主结构。空客公司于70年代中期首次将先进复合材料应用于A300飞机的垂尾，1987年在A320飞机上将先进复合材料应用扩大到了水平尾翼，随后的A321、A319、A330和A340基本保持了相同的应用水平，对于将先进复合材料料应用于主机翼结构仍有保留。
　　进入21世纪后，波音和空客两大公司为争夺新一代大型民用飞机市场，展开了一场先进复合材料应用之争。波音公司在其新研制的波音787"梦幻"飞机上先进复合材料的用量达到机体重量的50%，虽然空客公司在先进复合材料应用上采取了一种循序渐近的方式，逐步扩大应用范围，以减低技术风险，在A380新一代大型客机上，先进复合材料用量也扩大到了23%。
　　残酷的市场竞争使这两大生产商均将先进复合材料的用量视为实现飞机机体减重及降低运营成本的有效途径，从而使先进复合材料在民用飞机上的应用急剧升温。虽然空客与波音两大公司在先进复合材料用量的认知上有所差异，但空客公司由于受到波音公司复合材料高用量的威胁，在计划中的A350飞机上将复合材料的用量提高到了52%，以形成与波音787飞机的竞争。A350飞机将在中央翼盒、外翼盒、垂尾、平尾、机身壁板、机身后承压隔框、龙骨梁等结构上大量采用碳纤维复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Polymer，CFRP)。
　　
　　

　　这些情况说明了机体结构中先进复合材料的用量是衡量飞机先进性的重要标志之一，尤其是在机翼主结构中应用先进复合材料，能充分体现出飞机结构技术的先进性。先进复合材料已逐步成为民用飞机主要结构材料。
　　近40年的研究结果和使用经验表明：复合材料具有优异的性能，在疲劳和恶劣的使用环境下不会造成剩余强度的降低，这些结论和经验增强了各大公司使用复合材料结构的信心。复合材料技术的进一步发展，特别是低成本制造技术的发展，为复合材料在民机上的广泛应用提供了良好的技术平台，现在和将来的民机结构，大量使用复合材料已经成为可能。