大飞机应用材料解析报告（42页）

“一代飞机、一代材料”，材料与飞机一直在相互推动下不断发展。首先，先进 材料的应用是航空技术发展和进步的最重要推动力之一。航空材料是航空产品的技术 性能、生存能力、延长寿命和提高经济可承受能力的基础，属于优先发展、重点突破 的关键技术。成本方面，材料是飞机制造的物质基础，一定程度上决定了飞机机体结 构的制造成本。供应链方面，材料是商用飞机“供应链保障”上的一个重要环节。可 以说，航空材料的发展对航空技术起到强有力的支撑和保障作用；反过来，航空技术 的发展需求又极大地引领和促进航空材料的发展。 民用飞机的材料发展经历了五次跨时代的发展。由于工业水平有限，以莱特兄 弟为代表的第一代飞机采用木制的梁条、翼肋、机翼包裹帆布，利用钢索固定维持 机身的刚度，例如第一次世界大战的绝大部分飞机。随着工业发展及结构设计方法认 知，结构设计仅以材料静强度试验为准则，第二代飞机采用铝合金、钢材等作为主 结构。为了减轻机体重量并提升飞机性能，第三代飞机机体结构除了铝合金、钢材 等材料外，新增了钛合金；而第四代飞机机体主结构采用了轻质铝合金、钛合金作 为主承力材料，非主承力结构上选取少量的复合材料；

第五代飞机采用了更为先进 的复合材料、钛合金及部分铝合金。从国外大型客机材料应用的具体情况来看，传统的铝合金及结构钢在飞机上的 用量逐渐减少，而复合材料和钛合金的占比快速提升。根据《一代材料技术，一代 大型飞机》，从波音 787 开始，50%用量的复合材料成为未来飞机的起点，继波音 787 之后，空客 A350 改进型(A350XWB)的复合材料用量从原来的 37%提高至 52%。同时， 钛合金用量与日俱增，一方面是因为它在减轻结构重量上的优势，另一方面则是因为 钛与碳纤维复合材料的电极电位相近，钛合金又成为复合材料惟一的连接材料。飞机结构材料总体发展趋势是轻质化、高强度、高模量、耐高温、低成本。随 着航空航天产业的快速发展，对飞行器重量、性能、能源消耗等要求地不断提高，对 材料也提出了更严格的要求。其中，降低重量是最首要的目标。根据《航空航天材料 发展现状及前景》，小型民机的结构重量每减 1 磅所获得的直接经济效益为 50 万美元 /磅，而对战斗机来说，这个数值是 400 万美元/磅，商用运输机为 800 万美元/磅。