什么樣的材料可稱為航空材料？

其實(shí)，到目前為止，在國內(nèi)外沒有對航空材料下一個(gè)明確的定義，所以在360百科上沒有明確地對航空材料的定義。一般來說，航空材料是指制造航空器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)載設(shè)備等所用各類材料的總稱。在化學(xué)領(lǐng)域中，我們常把材料按物理化學(xué)屬性可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料。自然航空材料也可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料。其中金屬材料中不得不提的當(dāng)然是鋁合金了，鋁合金在民航飛機(jī)中的占用量為70%-80%。

從目前來看，航空材料已經(jīng)成為材料科學(xué)的一個(gè)極為重要的獨(dú)立分支。人們常說，“一代材料，一代飛行器”，可見航空材料在一定程度上對飛機(jī)的發(fā)展和創(chuàng)新起到?jīng)Q定作用。當(dāng)然航空材料的發(fā)展和進(jìn)步，也反映了一個(gè)國家的結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)水平。

一百多年來，飛機(jī)機(jī)體的航空材料結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了四個(gè)階段，現(xiàn)在已經(jīng)跨入了第五階段了。

第一階段

第一階段始于1903年，止于1919年。這一階段是木、布結(jié)構(gòu)。

這一階段的飛機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，主要用到的材料有木材、蒙布、金屬絲、鋼索等，早期飛機(jī)用木三夾板、木條等來做飛機(jī)大梁和飛機(jī)骨架，采用亞麻布做機(jī)翼的翼面，而這就是飛機(jī)的木布結(jié)構(gòu)。自然，世界上第一架飛機(jī)“飛行者”號(hào)飛機(jī)為木制骨架，布蒙皮雙翼機(jī)。

第二階段

第一階段始于1920年，到1949年。這一階段是鋁、鋼結(jié)構(gòu)。

1925年以后，許多國家逐漸用鋼管代替木材做機(jī)身骨架，用鋁板做蒙皮，制造出全金屬結(jié)構(gòu)飛機(jī)。然而，早在1912年，就有人嘗試用鋁來替代木材，制作一架全金屬飛機(jī)。1912年德國人漢斯·雷斯涅爾成功設(shè)計(jì)了世界上第一架用純鋁制成的全金屬單翼飛機(jī)。在20世紀(jì)30年代，金屬的使用才逐漸成為普通的常用的飛機(jī)材料結(jié)構(gòu)。

第三階段

從1950年到1969年，第三階段是鋁、鈦、鋼結(jié)構(gòu)。

1953年，美國道格拉斯公司出產(chǎn)的DC-T機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的防火壁和短艙上首次使用鈦材。到了20世紀(jì)50年代中期，鈦合金開始被應(yīng)用于航空上，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金。由于鈦的性能，比如耐熱性能好，常被用于飛機(jī)的高溫部位。因?yàn)殁伜外伒暮辖鸫罅坑糜诤娇展I(yè)，所以有"空間金屬"之稱。

第四階段

1970年-21世紀(jì)初，這一階段是鋁、鈦、鋼、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。以鋁為主。

在20世紀(jì)60年代末期，樹脂基先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)現(xiàn)，使其成為航空結(jié)構(gòu)材料，后來在碳、硼纖維樹脂基復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了金屬及復(fù)合材料，也被用于航空航天領(lǐng)域。1970年美國F-14戰(zhàn)機(jī)（下圖），其中的機(jī)體結(jié)構(gòu)中有36%的鋁合金（依然以鋁為主）、25%的鈦合金、15%的鋼、4%的非金屬材料，還有20%的復(fù)合材料。1989年，美國F-22戰(zhàn)機(jī)（上圖），其飛機(jī)結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料使用量達(dá)到24%。

第五階段

21世紀(jì)初至今，這一階段是復(fù)合材料、鋁、鈦、鋼結(jié)構(gòu)。以復(fù)合材料為主。

因?yàn)閺?fù)合材料的比模量、比強(qiáng)度、比重等優(yōu)勢，復(fù)合材料將是未來飛機(jī)的首選航空材料結(jié)構(gòu)。目前，美國貝奇飛機(jī)制造公司制造出世界第一架全復(fù)合材料密封飛機(jī)，這架飛機(jī)由2600個(gè)部件組成，部件少。而且這架飛機(jī)僅載客10人。當(dāng)然，這種飛機(jī)具有航速快、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。