飛機(jī)蒙皮材料有哪些？碳纖維材料適用么？

    飛機(jī)已經(jīng)是我們現(xiàn)在出行較為常用的一種方式，但是你可能不知道，一家大型民用飛機(jī)是又400多萬個(gè)零件組合而成的，而我們最常見的只是飛機(jī)的外側(cè)皮膚——蒙皮。智上新材料帶你了解一下常用的飛機(jī)蒙皮材料，以及近些年大熱的碳纖維飛機(jī)蒙皮。

 

 

    不同部分的飛機(jī)蒙皮都有什么作用？

 

    飛機(jī)蒙皮是整機(jī)結(jié)構(gòu)件里最為常見的一種了，負(fù)責(zé)承受飛機(jī)表面的氣動(dòng)載荷，保護(hù)飛機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，是非常重要的一個(gè)部件。飛機(jī)不同部位使用的蒙皮可能并不相同，承擔(dān)的作用也有所區(qū)別。

 

    1、機(jī)身蒙皮主要作用：是形成飛機(jī)外觀的平滑，減小飛行阻力；將機(jī)艙內(nèi)部隔絕成密閉空間，保證艙內(nèi)部溫度和壓力；傳遞機(jī)身結(jié)構(gòu)中桁架、隔框的應(yīng)力，使整個(gè)機(jī)身成為一個(gè)整體。

 

    2、機(jī)翼蒙皮的主要作用：平滑機(jī)翼外觀，形成預(yù)設(shè)的機(jī)翼形狀。機(jī)翼上下壓差(飛機(jī)升力的來源)的力作為剪切力作用在機(jī)翼蒙皮，蒙皮將力轉(zhuǎn)移到機(jī)翼隔框和橫梁，隔框和橫梁再將力傳導(dǎo)到翼根機(jī)身處，從而托舉起整架飛機(jī)。

 

    3、發(fā)動(dòng)機(jī)蒙皮的主要作用：形成良好的發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩，減小空氣阻力，保護(hù)內(nèi)部器件。同時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部風(fēng)扇葉片斷裂時(shí)，可將其包裹在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，防止高速的葉片飛出，打破機(jī)身。

 

 

    現(xiàn)代飛機(jī)上常用的5種蒙皮材料

 

    1、鋁合金：鋁合金密度為2.7g/cm3左右，可以給飛機(jī)帶來減重的效果，深受歡迎，但鋁合金材料的剛度和硬度都不高，無法承受較大的載荷。飛機(jī)飛行過程中的載荷基本來自于風(fēng)力，只有在起飛和降落階段會(huì)碰到碰撞鳥類的情況，所以整體安全性較高，而且鋁合金的性價(jià)比非常高。很多飛機(jī)的蒙皮大部分是用鋁合金壓制的，還有前機(jī)匣，飛機(jī)框架，肋條等。鋁合金材料甚至可以占飛機(jī)用料50%--70%左右。

 

    2、鎂合金：鎂是比鋁還要輕的一種金屬材料，熔點(diǎn)為300℃左右，但是鎂的硬度和剛度同樣不高，比鋁合金還不如，多用在不承重的部件上，如各種活門殼體，油泵殼體等。鎂合金材料占飛機(jī)用料5%--10%左右。用鎂來制作飛機(jī)蒙皮，還不如用鋁合金。

 

    3、鈦合金：鈦是當(dāng)下最為熱門的一種金屬材料，密度為4.5g/cm3左右，雖然重量上有所提升，但是強(qiáng)度、硬度、耐高溫能力都遠(yuǎn)超鎂鋁。鈦的熔點(diǎn)達(dá)到1660℃，可以用來制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、防彈部位、強(qiáng)化部位、加固部位、燃燒室、渦輪軸、渦輪盤和噴口等?，F(xiàn)在的高性能飛機(jī)上，鈦的占比越來越大了，用鈦來制造飛機(jī)蒙皮是可行的，只是價(jià)格有點(diǎn)貴。

 

    4、鑷鉬鎢合金：鑷鉬鎢合金憑借2000℃以上的耐高溫特性，成為了理想的發(fā)動(dòng)機(jī)制造材料，如果用它來制造飛機(jī)蒙皮，有點(diǎn)浪費(fèi)。

 

    5、碳纖維復(fù)合材料：碳纖維復(fù)合材料是新晉的材料之王，1.7g/cm3的密度，以及遠(yuǎn)超鋼材的剛度性能，讓它能夠替代鋁合金，成為多架空客蒙皮的最新材料。碳纖維飛機(jī)蒙皮在A380等飛機(jī)上已經(jīng)投入使用，減重效果和強(qiáng)度提升效果非常明顯。不過碳纖維材料一旦損傷，只能整塊更換，難以修復(fù)，所以普及性沒有鋁合金高。

 

    其實(shí)最早的飛機(jī)上是沒有金屬和復(fù)合材料蒙皮的，用的是帆布，性能上可想而知。隨著科技的進(jìn)步，金屬材料和復(fù)合材料性能的逐漸開發(fā)，才有了現(xiàn)代文明下的先進(jìn)飛機(jī)。