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摘要:良好的航空航天材料可以促使我国航天航空事业迅猛发展,也是航空航天事业取得巨大成就的基础,对航空航天技术的创新与研究起到强有力的支持,满足当前时代的需求。与此同时,航空航天技术的发展需求,又促进航空航天材料的更新与发展,基于此,作者结合自身经验,对航空航天材料发展进行详细的分析研究,以供参考。
关键词:航空航天;材料;发展
引言:
随着时代不断发展,我国航空航天领域取得巨大的突破,其技术水平已经处于世界前列。进入到二十一世纪,航空航天的未来发展前景广阔,促使航空航天高水平活动越加频繁,对于人类的发展起到深远的影响。航空航天事业的发展与其材料的发展是分不开的,其材料的发展是航空航天技术实现突破的前提基础。
一、航空航天结构材料分析
(一)铝合金
铝合金一直被广泛应用在航空航天器材中,利用自身的易加工、轻质、耐腐蚀以及强度良好等特点,成为理想的结构材料。尤其是在二十世纪八十年代以来,人们对于航空航天材料的各种性能提出更高的要求,例如,耐腐蚀性、耐久性、耐疲劳性以及韧性等,以满足当前时代的需求。现阶段,铝合金的应用方向逐渐转向开发低内应力的厚板材料,利用先进的施工工艺,实现整体构件的成型,广泛采用大型整体壁板,从根本上提升其结构效率,并降低零件的总数量,减少成本的支出,满足当前时代的需求。
(二)钛合金
钛合金在二十世纪五十年代被首次应用在航空航天事业中,美国将其应用在轰炸机的非承力构件中,例如,导风罩、隔热板以及机尾罩等部分。六十年代,钛合金应用范围逐渐扩大,尤其是在军用飞机中,最大可占据飞机整体结构重量的四分之一,并由原本的非承力部件逐渐转变为承力部件,从原本的机尾部位转移至机身部位,替代原本的钢制框架。七十年代,民用飞机也逐渐使用钛合金,并且数量逐渐增多,例如,波音系列的B747客机,钛合金的总重量高达3600千克以上,又比如,美国的SR-71高空侦察机,总钛合金量占据总重量的90%以上,被称为“全钛合金”飞机。在七十年代的航空发动机中,钛合金主要被应用于制造与压气机相关的部件,例如,压气机的叶片、轴承、压气机机匣以及风扇等,其总结构重量最大可占30%。实际上,当航空发动机的结构总重量从原本的4-6变为8-10后,压气机的出口温度也随之改变,从原本的200℃-300℃变为500℃-600℃,因此,应改变传统的铝合金材料,改为钛合金,从根本上降低其结构重量,提升部件的耐温性,满足实际的需求。同时,钛合金具有较高的强度,被广泛应用在燃料箱、压力容器、绑带、构架等部分,甚至部分人造卫星、在人飞船等部分也采用了钛合金进行制造[1]。
二、航空航天功能材料分析
(一)航空功能材料
航空功能材料主要包含光电子材料、透波材料、红外敏感材料、压电敏感元件材料以及激光晶体等。在二十世纪九十年代,利用先进的吸波材料,进行隐身设计,实现了隐身技术,促使飞机的突防能力得到提升。实际上,其材料包括两种:第一种,吸波隐身复合材料,该材料是当前最具有代表性的材料之一,集功能与结构于一身的新型复合材料,具有整体化、结构特殊等特点,在制造过程中应用较多的先进技术,以满足当前时代的需求。第二种,透波复合材料,该材料以透电磁波的低介电材料与基体复合形成,集功能与结构于一体,具有良好的综合性功能特点,例如,具有良好的耐热性、介电性、环境适应性以及高强度,被广泛应用在飞机制造、衛星、导弹以及雷达设计中。实际上,想要实现飞机隐身,主要有两种方式,一种是材料的选择,另一种是通过对外形结构的设计,进而达到人们的实际需求。
(二)航天功能材料
航天功能材料主要来说分为两种,一种是防热耐烧蚀复合材料,在航天器工作过程中,需要以高超的声速进行进行运转,受气动影响,其表面温度可高达4000-8000℃,因此,必须采取有效的防护措施,保证其可以承受高温影响。另一种是梯度功能复合材料,在航天器飞行过程中,其发动机燃烧室内壁温度可高达2100℃,为保证其航天器正常运转,应选择符合可承受其温度的符合材料,满足实际的需求[2]。
三、航空航天材料未来的发展方向与趋势
现阶段,随着时代不断发展,航天航空技术逐渐突破,为保证航天器的质量符合要求,应保证航空航天材料具有良好的性能,具体来说,应包含高性能、良好的特殊功能、智能化、复合化、整体化以及成本化,以促使我国航空航天事业稳定发展。
结论:
综上所述,在当前的时代背景下,航空航天材料应改变传统的单一高性能发展,转变为综合性能发展,保证价格具有经济性,将综合性能化作为发展的重要方向,同时注重成本因素,尤其是针对碳纤维复合材料而言,其制造成本占据比例较大,应加大重视力度,不断创新研究,从根本上促使我国航空航天事业发展。
参考文献:
[1]唐见茂.航空航天复合材料的发展现状及前景分析[J].航天器环境工程,2016,30(04):352-359.
[2]唐意涵.浅谈航空航天材料发展现状与前景[J].航天器环境工程,2015,30(02):115-121.
关键词:航空航天;材料;发展
引言:
随着时代不断发展,我国航空航天领域取得巨大的突破,其技术水平已经处于世界前列。进入到二十一世纪,航空航天的未来发展前景广阔,促使航空航天高水平活动越加频繁,对于人类的发展起到深远的影响。航空航天事业的发展与其材料的发展是分不开的,其材料的发展是航空航天技术实现突破的前提基础。
一、航空航天结构材料分析
(一)铝合金
铝合金一直被广泛应用在航空航天器材中,利用自身的易加工、轻质、耐腐蚀以及强度良好等特点,成为理想的结构材料。尤其是在二十世纪八十年代以来,人们对于航空航天材料的各种性能提出更高的要求,例如,耐腐蚀性、耐久性、耐疲劳性以及韧性等,以满足当前时代的需求。现阶段,铝合金的应用方向逐渐转向开发低内应力的厚板材料,利用先进的施工工艺,实现整体构件的成型,广泛采用大型整体壁板,从根本上提升其结构效率,并降低零件的总数量,减少成本的支出,满足当前时代的需求。
(二)钛合金
钛合金在二十世纪五十年代被首次应用在航空航天事业中,美国将其应用在轰炸机的非承力构件中,例如,导风罩、隔热板以及机尾罩等部分。六十年代,钛合金应用范围逐渐扩大,尤其是在军用飞机中,最大可占据飞机整体结构重量的四分之一,并由原本的非承力部件逐渐转变为承力部件,从原本的机尾部位转移至机身部位,替代原本的钢制框架。七十年代,民用飞机也逐渐使用钛合金,并且数量逐渐增多,例如,波音系列的B747客机,钛合金的总重量高达3600千克以上,又比如,美国的SR-71高空侦察机,总钛合金量占据总重量的90%以上,被称为“全钛合金”飞机。在七十年代的航空发动机中,钛合金主要被应用于制造与压气机相关的部件,例如,压气机的叶片、轴承、压气机机匣以及风扇等,其总结构重量最大可占30%。实际上,当航空发动机的结构总重量从原本的4-6变为8-10后,压气机的出口温度也随之改变,从原本的200℃-300℃变为500℃-600℃,因此,应改变传统的铝合金材料,改为钛合金,从根本上降低其结构重量,提升部件的耐温性,满足实际的需求。同时,钛合金具有较高的强度,被广泛应用在燃料箱、压力容器、绑带、构架等部分,甚至部分人造卫星、在人飞船等部分也采用了钛合金进行制造[1]。
二、航空航天功能材料分析
(一)航空功能材料
航空功能材料主要包含光电子材料、透波材料、红外敏感材料、压电敏感元件材料以及激光晶体等。在二十世纪九十年代,利用先进的吸波材料,进行隐身设计,实现了隐身技术,促使飞机的突防能力得到提升。实际上,其材料包括两种:第一种,吸波隐身复合材料,该材料是当前最具有代表性的材料之一,集功能与结构于一身的新型复合材料,具有整体化、结构特殊等特点,在制造过程中应用较多的先进技术,以满足当前时代的需求。第二种,透波复合材料,该材料以透电磁波的低介电材料与基体复合形成,集功能与结构于一体,具有良好的综合性功能特点,例如,具有良好的耐热性、介电性、环境适应性以及高强度,被广泛应用在飞机制造、衛星、导弹以及雷达设计中。实际上,想要实现飞机隐身,主要有两种方式,一种是材料的选择,另一种是通过对外形结构的设计,进而达到人们的实际需求。
(二)航天功能材料
航天功能材料主要来说分为两种,一种是防热耐烧蚀复合材料,在航天器工作过程中,需要以高超的声速进行进行运转,受气动影响,其表面温度可高达4000-8000℃,因此,必须采取有效的防护措施,保证其可以承受高温影响。另一种是梯度功能复合材料,在航天器飞行过程中,其发动机燃烧室内壁温度可高达2100℃,为保证其航天器正常运转,应选择符合可承受其温度的符合材料,满足实际的需求[2]。
三、航空航天材料未来的发展方向与趋势
现阶段,随着时代不断发展,航天航空技术逐渐突破,为保证航天器的质量符合要求,应保证航空航天材料具有良好的性能,具体来说,应包含高性能、良好的特殊功能、智能化、复合化、整体化以及成本化,以促使我国航空航天事业稳定发展。
结论:
综上所述,在当前的时代背景下,航空航天材料应改变传统的单一高性能发展,转变为综合性能发展,保证价格具有经济性,将综合性能化作为发展的重要方向,同时注重成本因素,尤其是针对碳纤维复合材料而言,其制造成本占据比例较大,应加大重视力度,不断创新研究,从根本上促使我国航空航天事业发展。
参考文献:
[1]唐见茂.航空航天复合材料的发展现状及前景分析[J].航天器环境工程,2016,30(04):352-359.
[2]唐意涵.浅谈航空航天材料发展现状与前景[J].航天器环境工程,2015,30(02):115-121.