碳纖維在航空航天領(lǐng)域可謂是名聲顯赫，多款民用與軍用飛機(jī)上都有碳纖維構(gòu)件，如機(jī)翼蒙皮等。既然碳纖維材料的性能這么好，為什么飛機(jī)不全部使用碳纖維材料來打造，而需要再加入金屬合金材料。
 
為什么飛機(jī)不全部使用碳纖維材料來打造？
 
    飛機(jī)制造需要考慮哪些問題？
 
    制造飛機(jī)是一件大事，其中涉及到材料、設(shè)計(jì)、工藝這3大塊，三者相輔相成，相互影響。飛機(jī)由多個部分組成，如機(jī)翼、尾翼、基體、雷達(dá)罩蓋、機(jī)腹等，不同部位發(fā)乎的功能不同，那對應(yīng)的材料、設(shè)計(jì)和工藝也存在差異。
 
    這些部件上到底選擇碳纖維，還是金屬合金材料，跟綜合性能有關(guān)，其中韌性和溫度是重要的2個考量因素。
 
    制約碳纖維在飛機(jī)上應(yīng)用的核心問題
 
    1、韌性：碳纖維材料的強(qiáng)度很高，這是因?yàn)樵谕蛏系男阅芎芊€(wěn)定，而韌性差，是因?yàn)樵诋愊虻男阅芎苋?。韌性與飛機(jī)的安全性直接相關(guān)。
 
    飛機(jī)在上升和下降階段有撞擊鳥類的風(fēng)險，如果機(jī)體或機(jī)翼等部件大面積使用碳纖維材料，高速撞擊后碳纖維韌性不足，容易發(fā)生斷裂和分解，對安全來說是一種毀滅性的打擊。這個部位需要放棄使用碳纖維材料，選用鋁合金材料，提高安全性。
 
    而對于面積較小，或碰撞風(fēng)險極低的部位，選用碳纖維材料來制造，可以降低飛機(jī)的整體重量，同時提高局部的性能檔次。
 
    2、溫度：碳纖維原絲本身是經(jīng)過超高溫碳化而來的，碳纖維自身可以耐接近1000℃的高溫，不過碳纖維復(fù)合材料卻達(dá)不到這樣的高度。
 
    飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)體等大面積的部件在高速飛行過程中與空氣摩擦?xí)a(chǎn)生極高的溫度，機(jī)翼表面的工作溫度最高在230~250℃左右。這個溫度對于碳纖維復(fù)合材料來說已經(jīng)超過了耐受的極限，碳纖維復(fù)合材料會發(fā)生熔化，安全性下降為零。
 
    對于飛機(jī)制造來說，韌性和溫度是影響使用材料的2個核心因素，想要改善也并不是不可能。碳纖維復(fù)合材料通過選擇性能更好的樹脂基體，可以提高耐高溫的程度，正在不斷研究的熱塑性碳纖維復(fù)合材料就是一個方向。