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Bjorn 的角落：飞机结构第 8 部分。复合纤维。
2026 年 7 月 3 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。我们上周开始研究复合材料，第一个...阅读更多博文《Bjorn’s Corner：飞机结构第 8 部分。复合纤维》。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 7 月 3 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。
上周我们开始研究复合材料，继木材之后，航空领域首次使用的复合材料是嵌入塑料基质中的玻璃纤维。现在我们比较飞机结构中使用的所有纤维，图 1。
图 1. 复合材料中航空材料和纤维的典型性能。资料来源：生产商数据表。
飞机复合材料中使用的纤维
图1中我们使用MPa（兆帕斯卡）和GPa（千兆帕斯卡）代替ksi； MPa 是单位面积力的 SI 单位，而我们之前使用的是英制 ksi（千磅每平方英寸）。要从 MPa 换算为 ksi，请将 MPa 除以 6.9。
我在图 1 中包含了 Al 2024T3 和典型使用钢 (4043) 的数据，例如起落架结构中的数据。注意：它们的值不能直接与表中的纤维值进行比较，因为这是针对完全各向同性材料（即在所有方向上强度相同）的数据，而与纯纤维数据相比，后者针对非常细的纤维且仅在拉力方向（拉伸强度和模量）。下周我们将研究当纤维嵌入塑料基体并沿不同方向加载时会发生什么。
对于纤维，我们上周从玻璃纤维开始，当它嵌入塑料基质中时，被称为玻璃纤维。从表中我们可以看出，常用的E-Glass并不是强度最低的纤维；凯夫拉29是。但飞机设计师不仅关注绝对实力，还关注绝对实力。他还比较了强度质量比或比强度，结果发现 Kevlar 29 击败了 E-Glass。在绝对水平上，它的硬度相同（杨氏模量），但同样，每使用一公斤，即比刚度，它的硬度就会更高。
碳纤维
图 2. 波音 787 结构中材料的使用。资料来源：波音公司。
图 3.A350 结构中使用的材料。资料来源：空中客车公司。