复合材料机翼
碳纤维复合材料以其轻质、高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀、便于大面积整体成形等优点,以及独特的可设计性,广泛应用于航空领域。已和铝合金、钛合金并肩成为航空三大主干材料,为武器装备的轻量化、高性能化、长寿命等发挥了关键作用,其用量也已成为武器装备先进性的标志之一。
美国赫氏公司关于商用航空复合材料的分析图表
先进复合材料自20世纪70年代就以比重小、强度高、疲劳性能好等优点在飞机中得到应用。大型客机大量采用先进复合材料结构已经成为航空领域发展的重要态势,在空客公司设计制造的A330和A340飞机中,复合材料的用量达到飞机总重量的12%左右,A320飞机中复合材料用量则增加到15%,A380飞机中复材用量达到27%左右,A350复材用量提高到52%;波音公司的787飞机复材用量达到50%。
世界碳纤维材料市场份额图
据统计日本东丽公司、三菱人造丝公司和东邦公司(Toho Tenax)这3家公司碳纤维的总销售份额约占全球碳纤维市场的73%,垄断并左右着全球市场。
PAN碳纤维原丝微观图
日本在复合材料方面的成就并不是一蹴而就的,而是其战后60年以来积累起来的。日本于1959年首先发明了聚丙烯睛(PAN)基碳纤维,并于20世纪60年代初进入工业化生产;70年代中期诞生了以碳纤维为增强相的先进复合材料。