碳纤维等复合材料在航空航天的应用越来越多的原因？

飞机的高速、超载，对材料的强度和变形要求严格，商用飞机每减轻一公斤重量，每年可节省3000美元。远程火箭和宇宙飞船每减轻一公斤，就可以节省一万公斤燃料。通过减轻重量，可以增加有效载荷并降低飞行成本。因此，高速飞行领域对材料重量很敏感。如现在的无人机也同样对材料重量很敏感，因此碳纤维产品在无人机的应用很广泛。

在航空航天领域，特别是军用航空领域，飞机结构中普遍采用小丝束碳纤维增强塑料（CFRP），以3K碳纤维为主的碳纤维产品。一般来说，小丝束碳纤维的生产必须基于昂贵的PAN前体。
20 世纪 60 年代，人们开发出更大的飞机来运载乘客。随着发动机技术的改进，大型喷气式飞机的设计和制造得以实现。由于当时客机的巨大尺寸，人们开始寻找更轻、更强的材料来制造它们。波音航空公司系列中使用蜂窝结构面板减轻了重量，同时又不影响强度。最初，带有铝或玻璃纤维蒙皮夹层板的铝芯用于机翼面板、飞行控制表面、机舱地板和其他应用。蜂窝和泡沫芯夹层部件以及各种复合材料的使用稳步增加，是 20 世纪 70 年代至今航空结构的特征。先进的技术和材料组合导致从铝逐渐转向碳纤维和其他坚固、轻质的材料。这些新材料经过精心设计，可以满足飞机上各种部
件。B-2 轰炸机可能是 20 世纪 80 年代末使用复合材料最先进的飞机。据估计，复合材料约占 B-2 结构的 80%，复合材料包括碳纤维制品、玻璃纤维制品以及芳纶纤维产品等等，还有一些复合材料的三明治结构。

空中客车公司宣称，其新型 A350 XWB 几乎一半是复合材料，主要是碳纤维增强塑料 (CFRP)的碳纤维产品，包括飞机的大部分机翼。 CFRP 具有比金属更好的强度重量比。此外，按重量计算，波音 787 的复合材料含量约为 50%；按体积计算，复合材料含量为 80%。

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