前言

随着技术发展，传统的金属材料正在被先进复合材料所代替，复合材料用量已成为新一代民机先进性的重要标志。未来随着国产大飞机行业的技术进步与规模扩张，来自航空航天领域对复合材料加工产品及服务的需求将呈现出高于全球平均水平的增长速度，未来的发展将为复合材料市场带来更强劲的需求动力。

本文将重点阐述新材料在我国航空航天领域的主要应用技术需求和发展现状，介绍晶格、纳米复合材料、多功能材料和结构等研究热点和前沿技术，探讨其应用和发展的趋势，为我国航空工程中的新材料应用提供参考。

一、金属材料的主导地位

高温合金、钛合金、高强度钢和铝合金占据了航空工业、商业等技术材料的95%以上，且金属结构材料的质量百分比在各种飞机和发动机中将长期居于首位。预计未来10年左右，超级合金、钛合金、高强度钢的需求仍将占较大比例。

目前，钛合金是压缩机的主要材料，约占大型商用发动机质量的25%。例如：RB--E4高压电子压缩机采用了英国公司生产的MI钛合金；美国几大飞机和发动机制造商正在考虑在飞机和发动机中使用Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn钛合金作为复合金属基体。

二、复合材料的优势与主要类型

1.复合材料的优势

（1）可选择性

在复合材料的使用过程中，可根据不同构件预期的使用环境和不同的条件要求等，通过合理选择各种构件的使用材料，满足构件预期使用目的，保证机械、热、声、光、电、防腐蚀和抗老化等使用性能良好，从而满足大型工程建筑结构设计的实际使用性能。

（2）材料与结构一体化

复合型连接零部件和各种类型材料间的连接结构是同时加工成型的结构，一般不单独加工复合材料部件。这种加工工艺使各种材料连接结构整体性更好，减少了各种材料连接零部件和各种材料结构连接件的数量，缩短了各种材料连接加工成型操作的周期，降低了材料生产成本，提高了材料生产线的可靠性。

（3）复合效应

复合材料性能是由各种不同材料经过不同工艺复合后形成的，不是几种不同材料的简单性能混合，而是按照一种复合工艺效应过程形成的新的物理性能，是其他复合材料不具备的新的复合工艺效应性能。利用复合工艺效应，复合材料可以有效克服其他单一材料的物理性能缺陷。

2.复合材料的主要类型

航空航天所用的先进新型复合金属材料的主要类型有树脂基金属复合材料、金属树脂基熔融复合材料和氧化碳/硅基碳金属复合材料等，其各种树脂基金属复合材料在现代航空工业技术中的应用最广泛。

（1）高级树脂基复合材料

先进的复合树脂基新型复合增强材料是以各种高性能复合树脂为主要基体，以各种高性能连续复合纤维为主要材料，通过一定的新型复合材料工艺改造制成的增强复合材料，是一种复合性能明显优于原有复合构件的新型材料。与目前传统的不锈钢和其他铝合金主体结构中的合金材料相比，新型合金材料密度分别约为普通钢的1/5、普通铝合金的1/2，且其比强度和比模量都远高于钢。

（2）金属基复合材料

航空航天工业领域广泛使用的复合金属基体的复合材料主要种类是指以氧化铝、镁和钛等轻强度金属为基础基体，以其他高强度第二相合金为基础增强体的金属复合材料。这种复合材料产品具有优异的导电性、导热性、耐压和耐高温性、横向移动性能、低材料消耗性以及优异的材料可持续加工性。金属基复合材料零件如图1所示。

图1金属基复合材料零件

三、先进复合材料的应用

1.在大型飞机上的应用

空客A是欧洲空中客车工业公司开发并生产的四轴双引擎座超大型远程支线宽体轻型客机，是目前世界上最大的飞机。其中：25%的民用飞机机体主要部件由先进的彩色反光复合材料制造工艺设计制成，22%使用的是彩色反光碳纤维增强塑料（CarbonFiberReinforcedPlastic，CFRP）。

2.在军用飞机上的应用

先进飞机复合结构材料在军用飞机上的应用已有30多年的历史，现在已经从最初的非承重结构部件逐渐发展壮大到包括垂尾、水平翼、安定翼面、方向舵、副翼、前后机身和前后机翼上的蒙皮等二次和主要的非承重结构部件。例如：欧洲的AM飞机属于新型第一代大型军用航空运输机，其复合材料技术和应用已经有了新的技术飞跃。

四、新型复合材料技术

随着新型载人航天航空飞行器不断发展，新型复合材料对高效率、低成本、长使用寿命、高可靠性以及材料和部件结构等整体综合性能要求越来越高。为了充分满足这种复合应用的需求，各种新的新型复合材料应运而生，但是这些新型复合材料的性能并不全面，因此需要在满足提高现有复合材料应用性能的基础上，继续挖掘先进新型复合材料的应用潜力。可以采用超轻复合材料和新型结构复合技术，不断增加复合材料的综合性能，使其满足多功能性的需求。

1.超轻材料和结构

（1）高级网格加固结构

这种结构因其具有高度的自动可视化设计性和优越的潜在应用性而备受

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