Bjorn’s Corner:飞机结构第 6 部分。复合材料。

2026 年 6 月 19 日,©。 Leeham News:我们制作了一系列关于飞机结构以及它们如何塑造当今客机载我们环游世界的方式的系列文章。我们研究了材料疲劳行为以及它如何影响...阅读更多博文 Bjorn’s Corner:飞机结构第 6 部分。复合材料。首先出现在 Leeham 新闻与分析上。

来源:Leeham News and Analysis

作者:比约恩·费姆

2026 年 6 月 19 日,©。 Leeham News:我们制作了一系列关于飞机结构以及它们如何塑造当今客机在世界各地运送我们的方式的系列文章。

我们研究了材料疲劳行为以及这如何影响最后一个角的结构材料选择。它还影响了设计理念:如今,故障安全(冗余结构)在飞机上比安全寿命(部件有寿命限制)更常见,因为准确估计结构部件上的负载很棘手,安全寿命部件的任何故障都可能导致其断裂并危及飞机。

随着飞机结构进入 20 世纪 60 年代,复合材料(多材料)结构元件的使用有所增加。

图 1. 复合材料的典型成分。资料来源:Fabacademy.org。

复合材料

复合材料是由两种或多种具有截然不同性能的材料组合而成。不同的材料共同作用,赋予复合材料独特的性能,但在复合材料中,您可以轻松区分不同的材料 - 它们不会相互溶解或混合。

常见复合材料示例:

  • 以水泥、石灰或砂浆(其本身是复合材料)作为粘合剂的混凝土、钢筋混凝土和砌体。
  • 以木胶为粘合剂的复合木材,如胶合木和胶合板。
  • 增强塑料,例如玻璃纤维和以树脂或热塑性塑料作为粘合剂的纤维增强聚合物。
  • 陶瓷基复合材料
  • 金属复合材料
  • 其中,除 1 种外,所有这些都已用于飞机。 4 号越来越多地用于发动机,而其余的则用于飞机结构。

    著名的早期复合材料飞机是“木制奇迹”德哈维兰蚊式战斗机,这是一款二战战斗轰炸机,由于具有出色的空气动力学性能和较低的质量,它依靠速度来超越敌方战斗机作为其主要防御手段(图 2)。

    图 3. 二战期间木工制作 Mosquito 机身的过程。资料来源:历史网档案。

    复合材料的优点