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高分子材料是如何在航空领域发挥作用的

文章来源：贤集网更新时间：2024-02-28 16:03:56

前言

航空发动机是工业工程领域的皇冠，代表着一国的科技实力。逆向测绘、材料和加工工艺是航空发动机的核心技术，其中，材料的选择和加工工艺的改进对于提高航空发动机的性能和可靠性至关重要。在航空发动机中，常用的材料包括高温合金、钛合金、铝合金等，这些材料具有良好的高温强度、抗腐蚀性和轻量化特性。然而，随着航空发动机的不断发展，对于材料的要求也越来越高，需要材料具有更高的强度、更好的耐腐蚀性和更长的使用寿命。

发展前景

在这样的背景下，高分子材料作为一种新型材料，具有良好的性能和广阔的应用前景。高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物构成的材料，具有良好的可塑性、耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性等特点。在航空发动机领域，高分子材料可以用于制造发动机叶片、燃烧室、涡轮盘等部件，提高发动机的性能和可靠性。

首先，高分子材料具有良好的可塑性，可以通过注射成型、挤出成型等方式制成各种形状的零件，从而满足航空发动机的复杂结构要求。其次，高分子材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，可以提高发动机部件的使用寿命和可靠性。此外，高分子材料还具有良好的绝缘性，可以减少发动机部件之间的电接触，提高发动机的安全性。

在航空发动机领域，目前已经有一些高分子材料得到了应用。例如，聚酰亚胺（PI）是一种高性能的高分子材料，具有良好的耐高温性、耐磨性和耐腐蚀性，被广泛应用于航空发动机的叶片、燃烧室等部件。聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能的半结晶性高分子材料，具有良好的耐高温性、耐磨性和耐腐蚀性，被广泛应用于航空发动机的涡轮盘等部件。

除了上述应用外，高分子材料在航空发动机领域还有着广阔的应用前景。例如，高分子材料可以用于制造发动机的密封件、轴承等部件，提高发动机的密封性和可靠性。此外，高分子材料还可以用于制造发动机的燃油管、液压管等部件，提高发动机的燃油效率和可靠性。

国产C919大飞机上的高分子材料

1、T800级碳纤维复合材料

目前，C919的后机身后段、平尾、垂尾、升降舵、方向舵、襟翼、副翼、小翼、扰流板等部位均使用了碳纤维复合材料。

其使用的碳纤维复合材料主要是T800级。它采用增韧环氧树脂基体，增强纤维为T800碳纤维，拉伸强度和拉伸模量较T300提高50%左右，也是目前国际上民机主承力结构应用最为广泛的复合材料。

2、玻璃纤维复合材料

相比碳纤维复合材料，玻璃纤维复合材料的力学性能稍低，但由于碳纤维介电常数较高，会影响雷达工作，C919大型客机的雷达罩使用了玻璃纤维复合材料。

另外一些受力较小的部件，如襟翼也使用了玻璃纤维复合材料。因为玻璃纤维复合材料成本比碳纤维复合材料低，在受力较小的部件上应用，既可以达到设计要求，又可以降低造成本。

3、氟塑料制品

航空氟塑料制品作为大飞机上应用的非金属标准件之一，其原材料是聚四氟乙烯，也就是传说中的“塑料王”。

用聚四氟乙烯生产出的这些标准件具有耐高低温、耐腐蚀、电绝缘等优良性能，产品主要用于固定和连接飞机上纷繁复杂的电线线缆和管道。

浙江歌瑞新材料有限公司（简称“歌瑞新材”）为国产大飞机C919交付了提供八大类产品，每架C919大飞机使用航空氟塑料制品万余个。

4、芳纶蜂窝材料

C919大型客机舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料，这是一种采用酚醛树脂浸渍的芳纶纸制成的轻质高强非金属仿生芯材制品。它模仿蜜蜂的蜂巢设计，具有稳定、轻质的结构和很高的比强度，与泡沫芯材相比，它具有更高的剪切强度，与金属蜂窝相比，它更加耐腐蚀。

同时，芳纶蜂窝材料还具有高韧性、良好的抗疲劳性能和防火性能，是一种比较理想的民机复合材料。

5、芳砜纶纤维

C919机舱内部首次启用芳砜纶纤维制作椅罩、门帘，将使得飞机减重30公斤以上，每架飞机能够节省超万元成本。

芳砜纶简称PSA纤维，由聚砜酰胺组成。其主要特点是优良的电绝缘性和耐热性。此外，阻燃性高，极限氧指数超过30%，耐化学稳定性好。除了几种极性很强的溶剂和浓硫酸之外，在常温下对化学品均具有良好的稳定性。

芳砜纶不仅可以制作多种耐高温滤材和高温高压电器中的绝缘材料,而且还可加工成运输工具中的高级阻燃织物等。

火箭发动机材料的秘密

1. 镍基合金：镍基合金因其出色的高温强度和耐腐蚀性而被广泛应用于火箭发动机的制造。通过添加铬、铝等元素，镍基合金能够更好地抵抗高温氧化。

2. 陶瓷材料：陶瓷材料如氧化铝和碳化硅具有极高的熔点，能够承受高温的冲击。它们经常被用作火箭喷嘴和燃烧室的涂层材料，以提高表面的耐热性。

3. 复合材料：由两种或多种材料组合而成的复合材料在火箭制造中发挥着越来越重要的作用。碳纤维增强复合材料（CFRP）具有轻质、高强度和高耐热性的特点，能够替代传统的金属材料，减轻发动机重量，提高性能。

主要挑战

然而，高分子材料在航空发动机领域的应用也面临着一些挑战。首先，高分子材料的强度和硬度相对较低，需要通过添加增强剂等方式提高其力学性能。其次，高分子材料的加工工艺相对复杂，需要采用先进的加工技术和设备。此外，高分子材料的成本相对较高，需要进一步降低其成本，以提高其市场竞争力。

总结

高分子材料在航空发动机领域具有广阔的应用前景和重要的意义。通过不断的研究和开发，高分子材料可以为航空发动机的发展提供新的思路和技术支持，推动航空发动机技术的不断进步和发展。

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