- 引言?-

又到一年中秋季纹份。夜空之中苟跪，那皎潔的明月和那仿佛閃爍的星星，總能給人帶來(lái)無(wú)限的遐思蔓涧。

圖片源自網(wǎng)絡(luò)

正如20世紀(jì)最偉大的古典恐怖故事作家洛夫克拉夫特（Howard

Phillips

Lovecraft）在他的啟示錄題材的科幻作品《克蘇魯神話》所描述的那樣：假設(shè)你的腳邊有一只螞蟻在爬，你不會(huì)在意有沒(méi)有踩死它笋额，因?yàn)樗煨×嗽撬肋€是活，對(duì)你來(lái)說(shuō)沒(méi)有分毫影響兄猩。

在“克蘇魯神話”中描述的遠(yuǎn)古邪神的眼中茉盏，人類就是那只螞蟻鉴未。洛夫克拉夫特所倡導(dǎo)的“宇宙主義”，即人類遠(yuǎn)非世界的主宰者鸠姨，在尚未探索的未知宇宙中铜秆，隱藏著超乎想象、不可名狀的恐怖真相讶迁，只是見(jiàn)上一眼就能讓人陷入瘋狂或者死亡连茧。

正如作者本人所述：“人類最古老、最強(qiáng)烈的情感是恐懼巍糯；而最古老啸驯、最強(qiáng)烈的恐懼，是對(duì)未知的恐懼”祟峦。

事實(shí)可能就是如此罚斗。人類作為一個(gè)個(gè)體，對(duì)于我們賴以生存的這顆蔚藍(lán)色的星球來(lái)說(shuō)宅楞，是如此的渺小针姿，乃至不值一提的地步……而我們?nèi)祟愡@一整個(gè)物種——盡管我們的個(gè)體數(shù)量已經(jīng)幾乎快要用“百億”這個(gè)龐大的單位來(lái)度量了——但對(duì)于整個(gè)宇宙而言，也如同大海之中的一粒沙子厌衙，渺小到毫無(wú)意義距淫。

實(shí)際上，如果我們將視角拔高到整個(gè)宇宙的高度迅箩，我們的地球確實(shí)面臨這樣的處境：它不過(guò)是一顆孤獨(dú)懸浮于遠(yuǎn)比深海龐大的宇宙之中的渺小星球……就好像獨(dú)身一人漂泊于一葉孤舟之上溉愁，他的面前是無(wú)際無(wú)邊的大海，而他的腳下也是黑暗幽深的無(wú)底深淵饲趋。

然而拐揭，也許正是這種深深的宇宙恐懼，激發(fā)了人類掙脫束縛的熱情和欲望奕塑，走出地球堂污，走向浩瀚星空。

1934年的洛夫克拉夫特龄砰，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:H._P._Lovecraft,_June_1934.jpg#/media/File:H._P._Lovecraft,_June_1934.jpg

- 01?-

人類天生沒(méi)有翅膀盟猖，但人類從未停止追求飛行、探索浩瀚星空的腳步换棚。而走向天空的夢(mèng)想式镐，是一代一代人，一步一個(gè)腳印走出來(lái)的固蚤，干出來(lái)的娘汞。

在中世紀(jì)的歐洲，就有人開(kāi)始嘗試用鳥類的羽毛做成翅膀夕玩，嘗試飛行你弦，但都未能成功惊豺。

文藝復(fù)興時(shí)期的達(dá)·芬奇，第一次提出了直升機(jī)的原始模型禽作，但限于當(dāng)時(shí)整體落后的技術(shù)尸昧，相關(guān)的工作未能為推動(dòng)航空事業(yè)發(fā)揮真正的作用。

1783年旷偿，法國(guó)人蒙哥爾費(fèi)兄弟成功制成了可以載人的熱氣球烹俗，同年，羅奇埃乘坐這個(gè)熱氣球在凡爾賽宮上空飛行了25分鐘狸捅，人類真正開(kāi)始了“空中時(shí)代”衷蜓。

1903年，萊特兄弟等人在滑翔機(jī)的基礎(chǔ)上制成了“飛行者”號(hào)飛機(jī)尘喝，并完成了人類歷史上第一次持續(xù)的動(dòng)力飛行磁浇。

1914年，世界首個(gè)固定翼民航航班從美國(guó)佛羅里達(dá)州圣彼得斯堡起飛前往坦帕朽褪。

1933年置吓，波音247正式首飛，這架飛機(jī)融入了眾多現(xiàn)代化商業(yè)航空飛機(jī)特色缔赠，例如像可收起的起落架等衍锚。

1939年，俄裔美國(guó)人西科斯基制成了第一個(gè)現(xiàn)代意義上的直升機(jī)VS-300嗤堰，十秒鐘的懸停戴质，讓可控的全方位飛行成為現(xiàn)實(shí)混埠。

1947年讨跟，美國(guó)人耶格爾駕駛 “貝爾X-1”型飛機(jī)，第一次超過(guò)了音速著隆，人類的飛行開(kāi)始突破“音障”离唬。

1949年后专，世界首架噴氣客機(jī)德哈維蘭彗星首飛，并在1952年進(jìn)入市場(chǎng)服役输莺。

1961年?4月12日戚哎，莫斯科時(shí)間上午9時(shí)07分，蘇聯(lián)成功將人類第一名航天員尤里·阿列克謝耶維奇·加加林送入太空嫂用。

1969年 7月型凳，尼爾·阿姆斯特朗駕駛阿波羅11號(hào)成功登月并出艙活動(dòng)。在這次“人類的一大步”中嘱函，阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林在月球表面進(jìn)行了兩個(gè)半小時(shí)的月表行走（邁克爾·科林斯在指令艙中環(huán)繞月球）啰脚。

1970年，世界首架波音747入列泛美航空实夹，開(kāi)始進(jìn)行服役橄浓。

1972年，世界首架空客A300進(jìn)入服役亮航，空中客車公司生產(chǎn)的第一架雙通道寬體客機(jī)荸实，由此拉開(kāi)了空客進(jìn)軍世界航空市場(chǎng)的序幕。

1976年缴淋，協(xié)和號(hào)超音速客機(jī)進(jìn)入服役准给，蘇聯(lián)的圖144超音速客機(jī)隨后進(jìn)入市場(chǎng)。

1987年 世界首架A320首飛重抖。

2003年 10月15日9時(shí)露氮，中國(guó)首架載人航天飛行器“神舟五號(hào)”成功將航天員楊利偉送入太空。

2007年钟沛，首架全雙層客機(jī)空客A380正式進(jìn)入服役畔规。

2011年，首架波音787夢(mèng)想飛機(jī)正式交付給日本全日空航空公司恨统。

2015年叁扫，由普惠靜潔動(dòng)力齒輪渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空客A320neo正式獲得FAA和EASA的認(rèn)證，標(biāo)志著該型機(jī)將交付并進(jìn)行商業(yè)使用畜埋。

2017年莫绣，中國(guó)首架具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中短程雙發(fā)窄體民用運(yùn)輸機(jī)C919成功首飛，對(duì)標(biāo)波音空客兩巨頭悠鞍，標(biāo)志著“中國(guó)智造”正式進(jìn)入世界民航領(lǐng)域对室。

2019年，嫦娥4號(hào)在月球背面軟著陸咖祭，這是人類探測(cè)器首次月背軟著陸掩宜，首次月背與地球的中繼通信。

中國(guó)南方航空公司A380從北京首都機(jī)場(chǎng)起飛心肪，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:China_Southern_Airlines_Airbus_A380_Zhao-1.jpg#/media/File:China_Southern_Airlines_Airbus_A380_Zhao-1.jpg

嫦娥四號(hào)成功登陸月背（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

人類在航空航天事業(yè)中的探索歷程锭亏，不僅是一部人類科技的發(fā)展史，也是一部鐫刻著人類奮斗和犧牲的艱辛創(chuàng)業(yè)史硬鞍。航天航空用材料慧瘤，也是這么一步步發(fā)展起來(lái)的。

- 02?-

航空航天材料是指飛行器及其動(dòng)力裝置固该、附件锅减、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一伐坏。

飛行器的設(shè)計(jì)不斷地向材料科學(xué)提出新的課題怔匣，推動(dòng)航空航天材料科學(xué)向前發(fā)展；各種新材料的出現(xiàn)也給飛行器的設(shè)計(jì)提供新的可能性，極大地促進(jìn)了航空航天技術(shù)的發(fā)展每瞒。

航空航天材料的進(jìn)展取決于下列3個(gè)因素:

1金闽、材料科學(xué)理論的新發(fā)現(xiàn)：例如，鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化理論導(dǎo)致硬鋁合金的發(fā)展剿骨；高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導(dǎo)致高強(qiáng)度代芜、高模量芳綸有機(jī)纖維的發(fā)展。

2浓利、材料加工工藝的進(jìn)展挤庇，例如：

古老的鑄、鍛技術(shù)已發(fā)展成為定向凝固技術(shù)贷掖、精密鍛壓技術(shù)嫡秕，從而使高性能的葉片材料得到實(shí)際應(yīng)用；

復(fù)合材料增強(qiáng)纖維鋪層設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的發(fā)展苹威，使它在不同的受力方向上具有最優(yōu)特性昆咽，從而使復(fù)合材料具有“可設(shè)計(jì)性”，并為它的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的前景屠升；

熱等靜壓技術(shù)潮改、超細(xì)粉末制造技術(shù)等新型工藝技術(shù)的成就創(chuàng)造出具有嶄新性能的一代新型航空航天材料和制件，如熱等靜壓的粉末冶金渦輪盤腹暖、高效能陶瓷制件等汇在。

3、材料性能測(cè)試與無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步：

現(xiàn)代電子光學(xué)儀器已經(jīng)可以觀察到材料的分子結(jié)構(gòu)脏答；材料機(jī)械性能的測(cè)試裝置已經(jīng)可以模擬飛行器的載荷譜糕殉，而且無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也有了飛速的進(jìn)步。

材料性能測(cè)試與無(wú)損檢測(cè)技術(shù)正在提供越來(lái)越多的殖告、更為精細(xì)的信息阿蝶，為飛行器的設(shè)計(jì)提供更接近于實(shí)際使用條件的材料性能數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)提供保證產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)手段黄绩。一種新型航空航天材料只有在這三個(gè)方面都已經(jīng)發(fā)展到成熟階段羡洁，才有可能應(yīng)用于飛行器上。因此爽丹，世界各國(guó)都把航空航天材料放在優(yōu)先發(fā)展的地位筑煮。

- 03?-

18世紀(jì)60年代發(fā)生的歐洲工業(yè)革命使紡織工業(yè)、冶金工業(yè)粤蝎、機(jī)器制造工業(yè)得到很大的發(fā)展真仲，從而結(jié)束了人類只能利用自然材料向天空挑戰(zhàn)的時(shí)代。

1903年美國(guó)萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)初澎，當(dāng)時(shí)使用的材料有木材(占47%)秸应，鋼（占35%）和布（占18%）,飛機(jī)的飛行速度只有16公里/時(shí)。

1906年德國(guó)冶金學(xué)家發(fā)明了可以時(shí)效強(qiáng)化的硬鋁，使制造全金屬結(jié)構(gòu)的飛機(jī)成為可能软啼。

40年代 出現(xiàn)的全金屬結(jié)構(gòu)飛機(jī)的承載能力已大大增加桑谍，飛行速度超過(guò)了600公里/時(shí)。在合金強(qiáng)化理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一系列高溫合金使得噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得以不斷提高焰宣。

50年代 鈦合金的研制成功和應(yīng)用對(duì)克服機(jī)翼蒙皮的“熱障”問(wèn)題起了重大作用霉囚，飛機(jī)的性能大幅度提高，最大飛行速度達(dá)到了3倍音速匕积。

40年代初期出現(xiàn)的德國(guó) V-2火箭只使用了一般的航空材料。

50年代以后榜跌，材料燒蝕防熱理論的出現(xiàn)以及燒蝕材料的研制成功闪唆，解決了彈道導(dǎo)彈彈頭的再入防熱問(wèn)題。

60年代以來(lái),航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進(jìn)的復(fù)合材料钓葫，如碳纖維或硼纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料悄蕾、金屬基復(fù)合材料等，以減輕結(jié)構(gòu)重量础浮。

返回型航天器和航天飛機(jī)在再入大氣層時(shí)會(huì)遇到比彈道導(dǎo)彈彈頭再入時(shí)間長(zhǎng)得多的空氣動(dòng)力加熱過(guò)程帆调，但加熱速度較慢，熱流較小豆同。采用抗氧化性能更好的碳-碳復(fù)合材料番刊、陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問(wèn)題。

飛行器發(fā)展到80年代已成為機(jī)械加電子的高度一體化的產(chǎn)品影锈。它要求使用品種繁多的芹务、具有先進(jìn)性能的結(jié)構(gòu)材料和具有電、光鸭廷、熱和磁等多種性能的功能材料枣抱。

- 04?-

航空航天材料按材料的使用對(duì)象不同可分為飛機(jī)材料、航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料辆床、火箭和導(dǎo)彈材料和航天器材料等佳晶；按材料的化學(xué)成分不同可分為金屬與合金材料、有機(jī)非金屬材料讼载、無(wú)機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料轿秧。

飛行器是多系統(tǒng)集成體，所涉及的零部件達(dá)數(shù)十萬(wàn)計(jì)维雇，元器件達(dá)數(shù)百萬(wàn)計(jì)淤刃，要用到上千種材料。

飛行器要在各種狀態(tài)和各種極端環(huán)境條件下飛行吱型，如何確保其飛行安全至關(guān)重要逸贾。除設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)維修要有極其嚴(yán)格的質(zhì)量控制要求外铝侵，材料的可靠性顯得尤為關(guān)鍵灼伤。

飛行史上的許多事故教訓(xùn)表明，材料失效是導(dǎo)致飛行事故的重要原因之一：大到一個(gè)結(jié)構(gòu)件的斷裂咪鲜，小到一個(gè)鉚釘或密封圈的失效狐赡，都可能導(dǎo)致飛行事故。

用航空航天材料制造的許多零件疟丙，往往需要在超高溫颖侄、超低溫、高真空享郊、高應(yīng)力览祖、強(qiáng)腐蝕等極端條件下工作。有的則受到重量和容納空間的限制炊琉，需要以最小的體積和質(zhì)量發(fā)揮在通常情況下等效的功能展蒂，有的需要在大氣層中或外層空間長(zhǎng)期運(yùn)行，不可能停機(jī)檢查或更換零件苔咪，因而要有極高的可靠性和質(zhì)量保證锰悼。

不同的工作環(huán)境要求航空航天材料具有不同的特性。

高的比強(qiáng)度和比剛度對(duì)飛行器材料的基本要求是：材質(zhì)輕团赏、強(qiáng)度高箕般、剛度好。減輕飛行器本身的結(jié)構(gòu)重量就意味著增加運(yùn)載能力馆里，提高機(jī)動(dòng)性能隘世，加大飛行距離或射程，減少燃油或推進(jìn)劑的消耗鸠踪。

比強(qiáng)度和比剛度是衡量航空航天材料力學(xué)性能優(yōu)劣的重要參數(shù)：

比強(qiáng)度=σ/ρ

比剛度=E/ρ

式中σ為材料的強(qiáng)度丙者，E為材料的彈性模量，ρ為材料的比重营密。

飛行器除了受靜載荷的作用外械媒，還要經(jīng)受由于起飛和降落、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)评汰、轉(zhuǎn)動(dòng)件的高速旋轉(zhuǎn)纷捞、機(jī)動(dòng)飛行和突風(fēng)等因素產(chǎn)生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視被去。

- 05?-

耐高低溫是對(duì)航空航天材料的基本要求主儡。

飛行器所經(jīng)受的高溫環(huán)境是空氣動(dòng)力加熱、發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庖约疤罩刑?yáng)的輻照造成的惨缆。

航空器要長(zhǎng)時(shí)間在空氣中飛行糜值，有的飛行速度高達(dá)3倍音速,所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強(qiáng)度丰捷、蠕變強(qiáng)度、熱疲勞強(qiáng)度寂汇，在空氣和腐蝕介質(zhì)中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能病往，并應(yīng)具有在高溫下長(zhǎng)期工作的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁囟瓤蛇_(dá)3000°C以上骄瓣，噴射速度可達(dá)十余個(gè)馬赫數(shù)停巷，而且固體火箭燃?xì)庵羞€夾雜有固體粒子。

彈道導(dǎo)彈頭部在再入大氣層時(shí)速度高達(dá)20個(gè)馬赫數(shù)以上榕栏，溫度高達(dá)上萬(wàn)攝氏度畔勤，有時(shí)還會(huì)受到粒子云的侵蝕，因此在航天技術(shù)領(lǐng)域中所涉及的高溫環(huán)境往往同時(shí)包括高溫高速氣流和粒子的沖刷臼膏。

在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱硼被、蒸發(fā)熱、升華熱渗磅、分解熱、化合熱以及高溫粘性等物理性能來(lái)設(shè)計(jì)高溫耐燒蝕材料和發(fā)汗冷卻材料以滿足高溫環(huán)境的要求检访。

太陽(yáng)輻照會(huì)造成在外層空間運(yùn)行的衛(wèi)星和飛船表面溫度的交變始鱼，一般采用溫控涂層和隔熱材料來(lái)解決。低溫環(huán)境的形成來(lái)自大自然和低溫推進(jìn)劑脆贵。

飛機(jī)在同溫層以亞音速飛行時(shí)表面溫度會(huì)降到-50°C左右,極圈以內(nèi)各地域的嚴(yán)冬會(huì)使機(jī)場(chǎng)環(huán)境溫度下降到-40°C以下医清。在這種環(huán)境下要求金屬構(gòu)件或橡膠輪胎不產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。

液體火箭使用液氧(沸點(diǎn)為-183°C)和液氫(沸點(diǎn)為-253°C)作推進(jìn)劑卖氨，這為材料提出了更嚴(yán)峻的環(huán)境條件会烙。部分金屬材料和絕大多數(shù)高分子材料在這種條件下都會(huì)變脆。通過(guò)發(fā)展或選擇合適的材料筒捺，如純鋁和鋁合金柏腻、鈦合金、低溫鋼系吭、聚四氟乙烯五嫂、聚酰亞胺和全氟聚醚等，才能解決超低溫下結(jié)構(gòu)承受載荷的能力和密封等問(wèn)題肯尺。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

- 06?-

航空航天材料還需要具備耐老化腐蝕性沃缘，能適應(yīng)空間環(huán)境和具有絕對(duì)可靠的安全壽命。

各種介質(zhì)和大氣環(huán)境對(duì)材料的作用表現(xiàn)為腐蝕和老化则吟。航空航天材料接觸的介質(zhì)是飛機(jī)用燃料(如汽油槐臀、煤油)、火箭用推進(jìn)劑（如濃硝酸氓仲、四氧化二氮水慨、肼類）和各種潤(rùn)滑劑得糜、液壓油等。

其中多數(shù)對(duì)金屬和非金屬材料都有強(qiáng)烈的腐蝕作用或溶脹作用讥巡。在大氣中受太陽(yáng)的輻照掀亩、風(fēng)雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期貯存時(shí)產(chǎn)生的霉菌會(huì)加速高分子材料的老化過(guò)程欢顷。

耐腐蝕性能槽棍、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應(yīng)該具備的良好特性抬驴。

空間環(huán)境對(duì)材料的作用主要表現(xiàn)為高真空(1.33×10帕)和宇宙射線輻照的影響炼七。

金屬材料在高真空下互相接觸時(shí)，由于表面被高真空環(huán)境所凈化而加速了分子擴(kuò)散過(guò)程布持，出現(xiàn)“冷焊”現(xiàn)象豌拙；非金屬材料在高真空和宇宙射線輻照下會(huì)加速揮發(fā)和老化，有時(shí)這種現(xiàn)象會(huì)使光學(xué)鏡頭因揮發(fā)物沉積而被污染题暖，密封結(jié)構(gòu)因老化而失效按傅。

航天材料一般是通過(guò)地面模擬試驗(yàn)來(lái)選擇和發(fā)展的，以求適應(yīng)于空間環(huán)境胧卤。

為了減輕飛行器的結(jié)構(gòu)重量唯绍，選取盡可能小的安全余量而達(dá)到絕對(duì)可靠的安全壽命，這被認(rèn)為是飛行器設(shè)計(jì)的奮斗目標(biāo)枝誊。對(duì)于導(dǎo)彈或運(yùn)載火箭等短時(shí)間一次使用的飛行器况芒，人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。

為了充分利用材料強(qiáng)度并保證安全叶撒，對(duì)于金屬材料已經(jīng)使用“損傷容限設(shè)計(jì)原則”绝骚。這就要求材料不但具有高的比強(qiáng)度，而且還要有高的斷裂韌性祠够。在模擬使用的條件下測(cè)定出材料的裂紋起始?jí)勖土鸭y的擴(kuò)展速率等數(shù)據(jù)压汪，并計(jì)算出允許的裂紋長(zhǎng)度和相應(yīng)的壽命，以此作為設(shè)計(jì)哪审、生產(chǎn)和使用的重要依據(jù)蛾魄。

對(duì)于有機(jī)非金屬材料則要求進(jìn)行自然老化和人工加速老化試驗(yàn)，確定其壽命的保險(xiǎn)期湿滓。復(fù)合材料的破損模式滴须、壽命和安全也是一項(xiàng)重要的研究課題。

- 07 -

以下介紹當(dāng)前主流的幾種航空器用結(jié)構(gòu)材料叽奥。

目前扔水，航空器上使用的材料主要有鋁合金、鎂合金朝氓、鈦合金和高溫合金魔市，超高強(qiáng)度鋼和復(fù)合材料主届，其中鋁合金材料占飛機(jī)用料50%--70%左右，鎂合金材料占飛機(jī)用料5%--10%左右待德，現(xiàn)代化的飛機(jī)君丁，鈦合金的用量比重越來(lái)越大，而高溫合金則用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)将宪。

鋁合金

1903年绘闷，美國(guó)萊特兄弟發(fā)明了世界上第一架飛機(jī)，所選用的材料是木材和帆布较坛，飛行速度只有每小時(shí)16公里印蔗，和騎自行車的速度相差無(wú)幾。

1911年丑勤，鋁合金研制成功华嘹，并很快取代了木材和帆布，成為制造飛機(jī)的主要材料法竞。第一次世界大戰(zhàn)期間耙厚，全金屬結(jié)構(gòu)的飛機(jī)已經(jīng)很普遍了。

從木布結(jié)構(gòu)過(guò)渡到金屬結(jié)構(gòu)岔霸，飛機(jī)的速度和其他性能實(shí)現(xiàn)了一次飛躍颜曾。例如，到1939年秉剑，螺旋槳飛機(jī)創(chuàng)造的最高時(shí)速已達(dá)755公里，僅36年的時(shí)間稠诲，飛機(jī)的飛行速度提高了47倍侦鹏。如今，在飛機(jī)所使用的金屬材料中臀叙，鋁合金仍占有重要地位略水。

航空用鋁合金密度低、耐腐蝕性能好劝萤，且具有較高的比強(qiáng)度渊涝、比剛度，容易加工成型床嫌，有足夠的使用經(jīng)驗(yàn)跨释，這些優(yōu)點(diǎn)使其成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的理想材料。

從誕生以來(lái)厌处，鋁合金隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)的要求而不斷發(fā)展鳖谈，其性能也日益強(qiáng)大。

例如阔涉，1954年缆娃，英國(guó)的3架“彗星”飛機(jī)先后墜毀捷绒，事故分析表明，墜機(jī)的主要原因是材料疲勞以及部分7075-T6鋁合金構(gòu)件被嚴(yán)重腐蝕贯要。經(jīng)過(guò)探索暖侨，研究人員突破了過(guò)時(shí)效熱處理問(wèn)題，研制出第二代耐腐蝕鋁合金崇渗，有效提升了飛機(jī)的安全水平字逗。

如今，航空鋁合金的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入第六階段显押。2005年4月27日扳肛，世界上最大的寬體客機(jī)空客A380在圖盧茲?rùn)C(jī)場(chǎng)成功首飛。A380能夠取得成功乘碑，先進(jìn)材料的應(yīng)用立下了汗馬功勞挖息。其中，加拿大鋁業(yè)公司和美國(guó)鋁業(yè)公司就為A380開(kāi)發(fā)了新型鋁合金材料兽肤。

鎂合金

鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料套腹，具有密度小、比強(qiáng)度高资铡、抗震能力強(qiáng)电禀、可承受較大沖擊載荷等特點(diǎn)。

國(guó)外最早針對(duì)鎂合金的研究主要是在航天器的應(yīng)用領(lǐng)域笤休，后來(lái)逐漸發(fā)展到航空領(lǐng)域尖飞。

1934年，德國(guó)開(kāi)始將鎂合金制造的飛機(jī)零部件應(yīng)用到傅暄牛克Fw-200飛機(jī)上政基，主要用在飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、機(jī)翼蒙皮及座位框架上闹啦，每架飛機(jī)共用鎂合金材料大約650kg沮明。

目前，鎂合金材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：飛機(jī)框架窍奋、座椅荐健、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、齒輪箱等琳袄。2010年江场，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局針對(duì)用AZ31、WE43等制造的鎂合金飛機(jī)座椅挚歧，開(kāi)展了大量的整機(jī)可燃性試驗(yàn)扛稽，比較了這兩種鎂合金的可燃性、燃燒持續(xù)時(shí)間等性能滑负。

埃塞克斯飛機(jī)公司用鎂合金板材及型材制造的190-8327L飛機(jī)油箱在张，與用鋁合金制造的油箱相比用含，每升容積可減重0.144?0.168kg，整架飛機(jī)的最大減重可達(dá)454kg帮匾。

目前啄骇，一些高溫鎂合金如WE43、WE54等已被廣泛應(yīng)用于新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱和直升機(jī)的變速系統(tǒng)中瘟斜，如西科斯基的S-92直升機(jī)缸夹。這些鎂合金材料能較好地適應(yīng)高溫、腐蝕螺句、震動(dòng)和沙塵等比較惡劣的環(huán)境虽惭。

伴隨著航空金屬材料的不斷發(fā)展，飛機(jī)金屬加工工藝也在迅速發(fā)展蛇尚，如大型壁板時(shí)效成型技術(shù)芽唇、大型模鍛件制造、3D打印技術(shù)取劫、先進(jìn)膠結(jié)技術(shù)匆笤、先進(jìn)焊接技術(shù)等。

在飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)谱邪，一定要綜合材料優(yōu)勢(shì)炮捧，揚(yáng)長(zhǎng)避短，物盡其用惦银，這樣才能最大限度地發(fā)揮材料的性能咆课，真正實(shí)現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全、高效扯俱，達(dá)到減少重量傀蚌、降低制造和運(yùn)營(yíng)成本的目的。

鈦合金

鈦及鈦合金材料密度低蘸吓、比強(qiáng)度高（目前金屬材料中最高）、耐腐蝕撩幽、耐高溫库继、無(wú)磁、組織性能和穩(wěn)定性好窜醉，可以與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)直接連接宪萄，而且兩者之間的熱膨脹系數(shù)相近，不易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕榨惰，具有優(yōu)良的綜合性能拜英。因此，鈦合金在航空領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用琅催。

1949年居凶，美國(guó)道格拉斯公司在DC-7運(yùn)輸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和隔熱板上虫给，第一次使用了鈦合金侠碧。

洛克希德公司的“黑鳥”高空高速戰(zhàn)略偵察機(jī)SR-71抹估，飛行速度超過(guò)3馬赫，在高速飛行時(shí)弄兜，機(jī)體表面溫度將超過(guò)常規(guī)鋁合金蒙皮的極限药蜻，如果用鋼制造，飛機(jī)重量會(huì)大大增加替饿，影響飛行速度和升限等性能语泽。因此，SR-71的機(jī)身大量采用了鈦合金视卢，總重達(dá)30多噸踱卵，占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的93%。

隨著人們對(duì)飛機(jī)性能要求的不斷提高腾夯，民用飛機(jī)的鈦合金用量也在逐漸增加颊埃。早期波音707上的鈦合金部件用量?jī)H占結(jié)構(gòu)總重量的0.2%，到最新的波音787蝶俱，占比高達(dá)15%班利。

此外，鈦合金也是制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要材料榨呆。早期美國(guó)F-4戰(zhàn)斗機(jī)使用的J79發(fā)動(dòng)機(jī)罗标，鈦合金的用量只有50千克，不到總重量的2%积蜻。而現(xiàn)在大多數(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鈦用量已經(jīng)達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的25%~30%闯割。如波音747、767的發(fā)動(dòng)機(jī)JT9D竿拆，其用鈦量為總重量的25%宙拉；空客A320的V2500發(fā)動(dòng)機(jī)，其用鈦量為總重量的31%丙笋。

鈦合金的另一大用途是作為螺栓谢澈、鉚釘?shù)染o固件材料。這些緊固件雖小御板，但用量卻很大锥忿，使用鈦合金緊固件可以大大減輕重量。據(jù)估算怠肋，C-5大型運(yùn)輸機(jī)有70%的緊固件為鈦合金緊固件敬鬓，飛機(jī)因此而減重1噸左右。

現(xiàn)在鈦合金3D打印技術(shù)已用于飛機(jī)制造。鈦合金3D打印技術(shù)由于擺脫了傳統(tǒng)的模具制造這一顯著延長(zhǎng)研發(fā)時(shí)間的環(huán)節(jié)钉答，可以制造高精度础芍、高性能、高柔性和快速制造結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的金屬零件希痴，因而為先進(jìn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的快速研發(fā)提供了有力的技術(shù)手段者甲。

Titanium

support structure for a jet engine thrust reverser（噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推力反向器的鈦支撐結(jié)構(gòu)），By

Markus Schwei? at German Wikipedia - Own work, CC BY-SA 3.0,

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高溫合金

高溫合金是為了滿足噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的苛刻要求而研制的砌创，至今已成為軍用和民用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件不可替代的一類關(guān)鍵材料虏缸。目前，在先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中嫩实，高溫合金用量所占比例已高達(dá)50%以上刽辙。

高溫合金的發(fā)展與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步密切相關(guān)，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件渦輪盤甲献、渦輪葉片材料和制造工藝是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的重要標(biāo)志宰缤。

由于對(duì)材料的耐高溫性能和應(yīng)力承受能力提出很高要求，早期英國(guó)研制了Ni3（Al晃洒、Ti）強(qiáng)化的Nimonic80合金慨灭，用作渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片材料，此后球及，又相繼發(fā)展了Nimonic系列合金氧骤。

美國(guó)開(kāi)發(fā)了含鋁、鈦的彌散強(qiáng)化型鎳基合金吃引，如普惠公司筹陵、GE公司和特殊金屬公司分別開(kāi)發(fā)出的Inconel、Mar-M和 Udmit等合金系列镊尺。

在高溫合金發(fā)展過(guò)程中朦佩，制造工藝對(duì)合金的發(fā)展起著極大的推進(jìn)作用。由于真空熔煉技術(shù)的出現(xiàn)庐氮，合金中有害雜質(zhì)和氣體的去除语稠，特別是合金成分的精確控制，使高溫合金性能不斷提高弄砍。隨后颅筋，定向凝固、單晶生長(zhǎng)输枯、粉末冶金、機(jī)械合金化占贫、陶瓷型芯桃熄、陶瓷過(guò)濾、等溫鍛造等新型工藝的研究成功，推動(dòng)了高溫合金的迅猛發(fā)展瞳收。

其中定向凝固技術(shù)最為突出碉京，采用定向凝固工藝制出的定向、單晶合金螟深，其使用溫度接近初熔點(diǎn)的90%谐宙。因此，目前各國(guó)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片都采用定向界弧、單晶合金制造渦輪葉片凡蜻。

從國(guó)際范圍來(lái)看，鎳基鑄造高溫合金已形成等軸晶垢箕、定向凝固柱晶和單晶合金體系划栓。粉末高溫合金也由第一代650℃發(fā)展到750℃、850℃粉末渦輪盤和雙性能粉末盤条获，用于先進(jìn)高性能發(fā)動(dòng)機(jī)忠荞。

以下為典型燃?xì)廨啓C(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖：空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)被風(fēng)扇葉片壓縮，在燃燒段與燃料混合燃燒帅掘。熱廢氣提供向前推力委煤，并帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)風(fēng)扇葉片的渦輪。

1.空氣吸入段2.低壓壓縮段3.高壓壓縮段4.燃燒段5.排氣段6.高溫區(qū)7.低壓渦輪和高壓渦輪8.燃燒室9.冷區(qū)10.進(jìn)氣口修档；

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jet_engine_numbered.svg#/media/File:Jet_engine_numbered.svg

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作示意圖碧绞，

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbofan_operation.png#/media/File:Turbofan_operation.png

超高強(qiáng)度鋼

超高強(qiáng)度鋼在強(qiáng)度、剛性萍悴、韌性以及價(jià)格等方面具有很多優(yōu)勢(shì)头遭，且擁有在承受極高載荷條件下保持高壽命和高可靠性的特點(diǎn)，在航空領(lǐng)域得到廣泛使用癣诱。

例如计维，飛機(jī)的起落架要承受沖擊等復(fù)雜載荷，而且載荷巨大撕予，同時(shí)還要求起落架艙容積盡可能小鲫惶，超高強(qiáng)度鋼絕對(duì)強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好实抡，因此成為起落架的首選材料欠母。

第二代飛機(jī)采用的起落架材料是30CrMnSiNi2A鋼，抗拉強(qiáng)度為1700MPa吆寨，這種起落架的壽命較短赏淌，約2000飛行小時(shí)。

第三代戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)要起落架求壽命超過(guò)5000飛行小時(shí)啄清，同時(shí)由于機(jī)載設(shè)備增多六水，飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量系數(shù)下降，對(duì)起落架選材和制造技術(shù)提出更高要求。

美國(guó)和我國(guó)的第三代戰(zhàn)機(jī)均采用300M鋼（抗拉強(qiáng)度1950MPa）起落架制造技術(shù)掷贾。300M鋼的抗拉強(qiáng)度高睛榄，橫向塑性高，斷裂韌性好想帅，與同強(qiáng)度低合金超高強(qiáng)度鋼相比场靴，300M鋼的抗疲勞性能更好，在介質(zhì)中的裂紋擴(kuò)展速率低港准。這些特點(diǎn)使得300M鋼成為大型飛機(jī)起落架的主要材料旨剥。

應(yīng)該指出的是，材料應(yīng)用技術(shù)水平的提高也在推動(dòng)起落架壽命的進(jìn)一步延長(zhǎng)和適應(yīng)性的擴(kuò)大叉趣。

如空客A380飛機(jī)起落架采用了超大型整體鍛件鍛造技術(shù)泞边、新型氣氛保護(hù)熱處理技術(shù)和高速火焰噴涂技術(shù)，使得起落架壽命滿足設(shè)計(jì)要求。由此，新材料和制造技術(shù)的進(jìn)步確保了飛機(jī)的更新?lián)Q代黑忱。

飛機(jī)在耐腐蝕環(huán)境中的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)對(duì)材料提出了更高要求，1992年梢什，美國(guó)又開(kāi)發(fā)了AreMet100。AreMet100與300M的強(qiáng)度級(jí)別相同朝聋，但耐腐蝕性能和耐應(yīng)力腐蝕性能較300M鋼有較大提高嗡午，是目前綜合性能最好的超高強(qiáng)度鋼。

AerMet100鋼較300M鋼而言冀痕，強(qiáng)度級(jí)別相當(dāng)荔睹，而耐一般腐蝕性能和耐應(yīng)力腐蝕性能明顯優(yōu)于300M鋼，與之相配套的起落架制造技術(shù)已應(yīng)用于F/A-18E/F言蛇、F-22僻他、F-35等先進(jìn)飛機(jī)上。更高強(qiáng)度的Aermet310鋼斷裂韌性較低腊尚，正在研究中吨拗。

損傷容限超高強(qiáng)度鋼AF1410的裂紋擴(kuò)展速率極慢，用作B-1飛機(jī)機(jī)翼作動(dòng)筒接頭婿斥，比Ti-6Al-4V減重10.6%劝篷，加工性能提高60%，成本降低 30.3%民宿。

俄羅斯米格－1.42上高強(qiáng)度不銹鋼用量高達(dá)30%娇妓。PH13-8Mo是唯一的高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化不銹鋼，廣泛用作耐蝕構(gòu)件活鹰。國(guó)內(nèi)探索超高強(qiáng)度不銹鋼取得初步效果哈恰。

超高強(qiáng)度鋼的另一應(yīng)用是作為一些特殊傳動(dòng)部件的基體材料坟桅，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸承和傳動(dòng)齒輪。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承和齒輪的工作環(huán)境完全可以用“煉獄”來(lái)形容蕊蝗，它們不僅要承受各種應(yīng)力的擠壓和摩擦，而且絕不允許在使用過(guò)程中出現(xiàn)裂紋等損傷赖舟，只有超高強(qiáng)度鋼才可擔(dān)此重任蓬戚。

目前，世界上只有極少數(shù)國(guó)家掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)部件超高強(qiáng)度鋼的制造技術(shù)宾抓，例如國(guó)外發(fā)展了超高強(qiáng)度齒輪（軸承）鋼子漩，如CSS-42L、GearmetC69等石洗，已在發(fā)動(dòng)機(jī)幢泼、直升機(jī)和宇航應(yīng)用中試用。

先進(jìn)復(fù)合材料

根據(jù)用途不同讲衫，航空航天用復(fù)合材料可分為機(jī)身復(fù)合材料缕棵、引擎蓋復(fù)合材料、發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料涉兽、飛機(jī)內(nèi)部裝飾復(fù)合材料招驴。

2013年，機(jī)身所用復(fù)合材料枷畏，航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料别厘，飛行器內(nèi)飾所用材料分別占64.6%，6.9%拥诡，28.5%触趴；統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出到2018年，機(jī)身所占比重會(huì)達(dá)到77.4%渴肉，其中航空發(fā)動(dòng)機(jī)和飛行器分別占4.8%和17.8%冗懦。

現(xiàn)階段復(fù)合材料主要用于制造航空航天器械的外飾和內(nèi)飾部件，比如座椅宾娜、肋板批狐、內(nèi)部裝飾、舷窗前塔、扶手嚣艇、引擎罩蓋、機(jī)翼华弓、機(jī)身和導(dǎo)流罩等食零。

1、聚合物復(fù)合材料

代表航空航天技術(shù)開(kāi)發(fā)水平的一個(gè)重要標(biāo)志是看聚合物復(fù)合材料使用數(shù)量的多少寂屏。聚合物復(fù)合材料在比強(qiáng)度和比剛度方面具有非常明顯的優(yōu)越性贰谣，兼?zhèn)淞己玫慕Y(jié)構(gòu)性能和特殊性能娜搂，在航空領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

空中客車A3XX飛機(jī)使用聚合物復(fù)合材料的比例將達(dá)到25%吱抚。

作為結(jié)構(gòu)材料百宇，新型復(fù)合材料-有機(jī)塑料將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。最近幾年秘豹，正在研制第二代有機(jī)塑料携御。

單一用途的有機(jī)塑料的Rm值達(dá)到3000-3200Mpa，E值提高到130Gpa既绕。試驗(yàn)研究表明啄刹，有可能獲得彈性模量為200-250Gpa的有機(jī)塑料。需要指出的是凄贩，這實(shí)際上就是將工作溫度范圍擴(kuò)大1倍誓军，還可顯著降低復(fù)合材料的吸水率。

在比強(qiáng)度和比彈性模量方面疲扎，現(xiàn)代的有機(jī)塑料昵时，特別是未來(lái)的有機(jī)塑料，將超過(guò)所有已知的以聚合物评肆、金屬和陶瓷為基體的復(fù)合材料债查。

2、陶瓷基復(fù)合材料

說(shuō)到陶瓷瓜挽，人們很自然想到它的特點(diǎn)就是脆性盹廷。十幾年前，如果把它用于工程領(lǐng)域的承力件久橙，是任何人都不可能接受的俄占，直到現(xiàn)在說(shuō)到陶瓷復(fù)合材料，也可能還會(huì)有些人不清楚淆衷，認(rèn)為陶瓷和金屬原本就是兩種不相關(guān)的基本材料缸榄，但是自從人們巧妙地將陶瓷和金屬結(jié)合后，才使人們對(duì)這種材料的概念發(fā)生了根本的變化祝拯，這就是陶瓷基復(fù)合材料甚带。

陶瓷基復(fù)合材料在航空工業(yè)領(lǐng)域是一種非常有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)材料，特別是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造應(yīng)用中佳头，越來(lái)越顯示出它的獨(dú)到之處鹰贵。陶瓷基復(fù)合材料除了具有重量輕，硬度高的優(yōu)點(diǎn)以外康嘉，還具有優(yōu)異的耐高溫和高溫抗腐蝕性能碉输。

目前陶瓷基復(fù)合材料在承受高溫方面已經(jīng)超過(guò)了金屬耐熱材料，并具有很好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性亭珍，是高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)高溫區(qū)理想的極好材料敷钾。

目前世界各國(guó)針對(duì)下一代先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的要求枝哄，正集中研究氮化硅和碳化硅增強(qiáng)陶瓷材料，并取得了較大進(jìn)展阻荒，有的已開(kāi)始應(yīng)用在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中挠锥。

例如美國(guó)驗(yàn)證機(jī)的F120型發(fā)動(dòng)機(jī)，它的高壓渦輪密封裝置侨赡，燃燒室的部分高溫零件瘪贱，均采用了陶瓷材料。法國(guó)的M88-2型發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和噴管等也都采用了陶瓷基復(fù)合材料辆毡。據(jù)專家估計(jì)，到2000年陶瓷材料將占高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)重量的30％甜害。

3舶掖、金屬間化合物

高性能、高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制尔店，促進(jìn)了金屬間化合物的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用眨攘。如今金屬間化合物已經(jīng)發(fā)展成為多種多樣的族，它們一般都是由二元三元或多元素金屬元素組成的化合物嚣州。

金屬間化合物在高溫結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面具有巨大的潛力鲫售，它具有高的使用溫度以及比強(qiáng)度、導(dǎo)熱率该肴，尤其是在高溫狀態(tài)下情竹，還具有很好的抗氧化，高腐蝕性和高的蠕變強(qiáng)度匀哄。

另外由于金屬間化合物是處于高溫合金與陶瓷材料之間的一種新材料秦效，它填補(bǔ)了這兩種材料之間的空檔，因而成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件的理想材料之一涎嚼。

目前在航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中阱州，致力于研究開(kāi)發(fā)的主要是以鈦鋁（TiAl）和鎳鋁等為重點(diǎn)的金屬間化合物。這些鈦鋁化合物與鈦的密度基本相同法梯，但卻有更高的使用溫度苔货。例如Ti和TiAl的使用溫度分別為816℃和982℃。

金屬間化合物原子間的結(jié)合力強(qiáng)立哑，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜夜惭，造成了它的變形困難，在室溫下顯現(xiàn)出硬而脆的特點(diǎn)刁憋。目前經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)研究滥嘴，一種具有高溫強(qiáng)度和室溫塑性與韌性的新型合金已經(jīng)研制成功，并已裝機(jī)使用至耻，效果很好若皱。

例如美國(guó)的高性能F119型發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵機(jī)匣镊叁、渦輪盤都是采用的金屬間化合物，驗(yàn)證機(jī)F120型發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)葉片和盤走触，均采用了新的鈦鋁金屬間化合物晦譬。

4、C/C基復(fù)合材料

C/C基復(fù)合材料（碳/碳復(fù)合材料）是近年來(lái)最受重視的一種更耐高溫的新材料互广。

到目前為止敛腌，只有C/C復(fù)合材料是被認(rèn)為唯一可做為推重比20以上，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度可達(dá)1930-2227℃渦輪轉(zhuǎn)子葉片的后繼材料惫皱，是美國(guó)21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的耐高溫材料像樊，世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家竭力追求的最高目標(biāo)。

C/C基復(fù)合材料旅敷，即碳纖維增強(qiáng)碳基本復(fù)合材料生棍，它把碳的難熔性與碳纖維的高強(qiáng)度及高剛性結(jié)合于一體，使其呈現(xiàn)出非脆性破壞媳谁。由于它具有重量輕涂滴、高強(qiáng)度，優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和極好的熱傳導(dǎo)性晴音，是當(dāng)今最理想的耐高溫材料柔纵，特別是在1000-1300℃的高溫環(huán)境下，它的強(qiáng)度不僅沒(méi)有下降锤躁，反而有所提高搁料。在1650℃以下時(shí)依然還保持著室溫環(huán)境下的強(qiáng)度和風(fēng)度。因此C/C基復(fù)合材料在宇航制造業(yè)中具有很大的發(fā)展前途系羞。

C/C基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的主要問(wèn)題是抗氧化性能較差加缘，近幾年美國(guó)通過(guò)采取一系列的工藝措施，使這一問(wèn)題不斷得到解決觉啊，逐步應(yīng)用在新型發(fā)動(dòng)機(jī)上拣宏。

例如美國(guó)的F119發(fā)動(dòng)機(jī)上的加力燃燒室的尾噴管，F(xiàn)100發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴及燃燒室噴管杠人，F(xiàn)120驗(yàn)證機(jī)燃燒室的部分零件已采用C/C基復(fù)合材料制造勋乾。法國(guó)的M88-2發(fā)動(dòng)機(jī)，幻影2000型發(fā)動(dòng)機(jī)的加力燃燒室噴油桿嗡善、隔熱屏辑莫、噴管等也都采用了C/C基復(fù)合材料。

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業(yè)內(nèi)專家指出罩引，當(dāng)前航空航天材料的發(fā)展有如下幾個(gè)方向：

1）高性能

高性能是指輕質(zhì)各吨、高強(qiáng)度、高模量袁铐、高韌性揭蜒、耐高溫横浑、耐低溫，抗氧化屉更、耐腐蝕等徙融。材料的高性能對(duì)降低飛行器結(jié)構(gòu)重量和提高結(jié)構(gòu)效率、提高服役可靠性及延長(zhǎng)使用壽命極為重要瑰谜，是航空航天材料研究不斷追求的目標(biāo)欺冀。

2）特殊功能

材料在光、電萨脑、聲隐轩、熱、磁上的特殊功能是支撐某些關(guān)鍵技術(shù)以提高飛行器機(jī)動(dòng)性能和突防能力的重要保證渤早。如以紅外材料為基礎(chǔ)的光電成像夜視技術(shù)能增強(qiáng)坦克龙助、裝甲車、飛機(jī)蛛芥、軍艦及步兵的夜戰(zhàn)能力，紅外成像制導(dǎo)技術(shù)可大大提高導(dǎo)彈的命中率和抗干擾能力军援，以新型固體激光材料為基礎(chǔ)的激光測(cè)距和火控系統(tǒng)等可使靈活作戰(zhàn)能力大大加強(qiáng)仅淑。

3）復(fù)合化

復(fù)合化已成為新材料的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。業(yè)內(nèi)專家指出胸哥，航空復(fù)合材料未來(lái)20～30

年將迎來(lái)新的發(fā)展時(shí)期涯竟，甚至引發(fā)航空產(chǎn)業(yè)鏈的革命性變革，包括設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)知識(shí)的更新空厌，航空產(chǎn)品供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略性改變庐船，新型復(fù)合材料技術(shù)不斷出現(xiàn)（如混雜復(fù)合技術(shù)、源于自然界中珍珠貝殼結(jié)構(gòu)啟發(fā)的仿生復(fù)合技術(shù)）嘲更，以及對(duì)航空維修業(yè)提出前所未有的挑戰(zhàn)筐钟。

4）智能化

智能化是航空航天材料重要發(fā)展趨勢(shì)之一。

智能復(fù)合材料將復(fù)合材料技術(shù)與現(xiàn)代傳感技術(shù)赋朦、信息處理技術(shù)和功能驅(qū)動(dòng)技術(shù)集成于一體篓冲，將感知單元（傳感器）、信息處理單元（微處理器）與執(zhí)行單元（功能驅(qū)動(dòng)器）聯(lián)成一個(gè)回路宠哄，通過(guò)埋置在復(fù)合材料內(nèi)部不同部位的傳感器感知內(nèi)外環(huán)境和受力狀態(tài)的變化壹将，并將感知到的變化信號(hào)通過(guò)微處理器進(jìn)行處理并作出判斷，向功能驅(qū)動(dòng)器發(fā)出指令信號(hào)毛嫉；而功能驅(qū)動(dòng)器可根據(jù)指令信號(hào)的性質(zhì)和大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)诽俯，使構(gòu)件適應(yīng)有關(guān)變化。

整個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)化承粤，從而實(shí)現(xiàn)自檢測(cè)暴区、自診斷闯团、自調(diào)節(jié)、自恢復(fù)颜启、自保護(hù)等多種特殊功能偷俭。智能復(fù)合材料是傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與材料科學(xué)交叉融合的產(chǎn)物缰盏，在許多領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景涌萤，例如飛機(jī)的智能蒙皮與自適應(yīng)機(jī)翼就是由智能復(fù)合材料構(gòu)成的一種高端的智能結(jié)構(gòu)。

5）整體化

整體化制造不僅可減少機(jī)械裝配件數(shù)量口猜，節(jié)約材料和工時(shí)负溪，還能減少因裝配失誤埋下的事故隱患。鋁合金一直是航空航天重要結(jié)構(gòu)材料济炎，用鋁合金厚板（厚度＞6 mm）制造飛機(jī)整體部件如機(jī)身框架川抡、機(jī)翼壁板、翼梁须尚、翼肋等是重要發(fā)展趨勢(shì)之一崖堤。

6）低維化

低維化是指維數(shù)小于 3 的材料的應(yīng)用，具體來(lái)說(shuō)包括二維（超薄膜）耐床、一維（碳納米管）和準(zhǔn)零維（納米顆粒）材料密幔。其中碳納米管在航空航天中的應(yīng)用得到了廣泛的研究，用它制備復(fù)合材料也取得了較大進(jìn)展撩轰。

7）低成本化

航空航天材料從過(guò)去單純追求高性能發(fā)展到今天綜合考慮性能與價(jià)格的平衡胯甩，低成本化貫穿材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)堪嫂、制造偎箫、檢測(cè)評(píng)價(jià)以及維護(hù)維修等全過(guò)程。對(duì)碳纖維復(fù)合材料而言皆串，其制造成本在整個(gè)成本中占有相當(dāng)大的比例淹办；因此，對(duì)其低成本制造技術(shù)應(yīng)投入足夠關(guān)注恶复。

各種低成本制造技術(shù)發(fā)展很快娇唯，尤其是以樹脂傳遞成型（RTM）為代表的液體成型技術(shù)和以大型復(fù)雜構(gòu)件的共固化/共膠接為代表的整體化成型技術(shù)等均得到了很大的發(fā)展。

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昨晚寂玲，在2019籃球世界杯17-32名排位賽中塔插，中國(guó)男籃以73：86不敵尼日利亞隊(duì)，無(wú)緣直通東京奧運(yùn)會(huì)拓哟，中國(guó)男籃遭遇至暗時(shí)刻想许。新華網(wǎng)客戶端的新聞標(biāo)題是“奇跡未能出現(xiàn)，中國(guó)男籃未能直通東京”。

確實(shí)流纹，決定比賽成績(jī)的關(guān)鍵糜烹，是全方位的綜合實(shí)力，運(yùn)氣總是青睞有準(zhǔn)備的一方漱凝，奇跡不是總會(huì)發(fā)生疮蹦。

正如姚明在賽后接受采訪時(shí)所說(shuō)的，世界杯給了中國(guó)籃球人睜眼看世界的機(jī)會(huì)茸炒，發(fā)現(xiàn)了與世界強(qiáng)隊(duì)之間的差距愕乎，改革不能半途而廢，失敗絕不會(huì)影響改革決心壁公。

“當(dāng)我們知道了世界籃球的發(fā)展方向感论，我們必須要向世界看齊，更加堅(jiān)定地走下去紊册”纫蓿”盡管紅著眼，姚明依然話語(yǔ)堅(jiān)定囊陡。在競(jìng)爭(zhēng)更為激烈的世界男子籃壇芳绩，中國(guó)男籃與世界強(qiáng)隊(duì)之間的實(shí)力差距是全方位的，唯有加倍進(jìn)步撞反，才能早日彌補(bǔ)與趕超妥色。

人類探索星空，走向日月星辰的歷史也告訴我們同樣一個(gè)道理痢畜，羅馬不是一天建成的，也不是隨隨便便就可以建成的鳍侣。

所以丁稀，在抬頭仰望星空之際，勿忘腳踏實(shí)地倚聚。只有好好學(xué)習(xí)线衫，才能天天向上。

2019年9月9日

寫于上海東鼎國(guó)際大廈B座5樓

參考資料：

https://kknews.cc/society/qyy6lr.html

https://baike.baidu.com/item/%E8%88%AA%E7%A9%BA%E8%88%AA%E5%A4%A9%E6%9D%90%E6%96%99/1234376

https://kknews.cc/tech/kzm5rqp.html

http://www.360doc.com/content/17/1122/15/48110136_706158478.shtml

https://en.wikipedia.org/wiki/Components_of_jet_engines

http://www.ecorr.org/news/science/2018-01-04/167939.html