飞机结构中的复合材料

复合材料广泛应用于飞机工业，并允许工程师克服在单独使用材料时遇到的障碍。组成材料在复合材料中保持其身份，否则彼此不完全合并。这些材料共同构成了一种具有改进结构特性的“混合”材料。在飞机上使用的常见复合材料包括玻璃纤维，碳纤维和纤维增强基质系统或这些中任何一种的任何组合。

在所有这些材料中，玻璃纤维是最常见的复合材料，并且在20世纪50年代首次广泛用于船舶和汽车中。

复合材料进入航空领域

根据联邦航空局的说法，复合材料自第二次世界大战以来就已存在。多年来，这种独特的材料混合物变得越来越流行，今天可以在许多不同种类的飞机和滑翔机中找到。飞机结构通常由50％至70％的复合材料制成。

20世纪50年代，波音公司在其客机中首次将玻璃纤维用于航空。当波音公司在2012年推出其新款787梦想飞机时，它吹嘘该飞机是50％的复合材料。今天新生产的飞机几乎全部都将某种复合材料纳入其设计中。

虽然复合材料由于其众多优势而继续在航空工业中频繁使用，但有人说这些材料对航空也构成安全风险。下面，我们平衡秤，并权衡这种材料的优缺点。

好处

减轻重量是复合材料使用的最大优势，也是在飞机结构中使用它的关键因素。纤维增强基质系统比大多数飞机上的传统铝更强大，它们提供了光滑的表面并提高了燃油效率，这是一个巨大的好处。

而且，复合材料不像其他类型的结构那样容易腐蚀。它们不会因金属疲劳而破裂，并且在结构弯曲环境中保持良好状态。复合材料设计的使用寿命也比铝长，这意味着维护和维修成本更低。

缺点

因为复合材料不容易破裂，所以很难判断内部结构是否已经完全损坏，这当然是使用复合材料的最大缺点。相比之下，由于铝弯曲和凹痕很容易，因此很容易检测到结构损坏。另外，当复合表面损坏时，修复会更加困难，这最终会变得昂贵。

此外，复合材料中使用的树脂在低至150度的温度下会变弱，这使得这些飞机采取额外的预防措施以避免火灾变得非常重要。与复合材料有关的火灾可能会将有毒烟雾和微粒释放到空气中，从而造成健康风险。高于300度的温度会导致结构失效。

最后，复合材料可能很昂贵，但可以说高初始成本通常会被长期成本节约所抵消。