碳纤维行业150页深度研究报告：高端制造业换装首选材料(30)

碳纤维增强复合材料是航空工业应用比较广泛的复合材料之一,由于其密度仅 为铝合金的 60%,在飞机结构设计中大量使用可以使结构质量减少 20-25%。飞机上最 常用的是碳纤维增强复合材料是树脂基复合材料(CFRP)。军用飞机方面，碳纤维增 强复合材料主要应用于飞机的非承力部件上,如飞机雷达罩、舱门、整流罩、飞机尾 翼的垂直尾翼、水平尾翼及方向舵等,例如法国幻影 2000 战斗机尾翼的设计采用了 复合材料。民用飞机方面，波音公司生产 B787 客机中碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强材料已占全机结构重量的 50%,可节省燃油 20%。

与传统固定翼飞机相比,直升机的飞行速度慢、飞行高度较低,并且在湿热、干 旱、沙尘等恶劣环境条件下工作的情况较多,这对直升机结构的耐候性、耐蚀性提出 了更高的要求。1974 年首飞的美国 CH-53E 重型多功能直升机使用的复合材料仅约 占 5%,而它的接替者 V-22 倾转旋翼机的机身和尾翼采用的是 AS4/3501-6 复合材料, 使用量占比为 41%,使整体减重 13%,零件数减少 35%,成本降低 22%。2020 年获得欧 洲航空安全局的型号合格证的 H-160 直升机则成为了世界上第一款全复合材料民用 直升机,其桨毂中央件采用碳纤维增强聚醚醚酮树脂基热塑性复合材料设计制备。
无人机的轻量化需求促使其机体材料不断地更新换代，继铝合金、钛合金等轻 质化金属材料之后，碳纤维复合材料成为无人机的“主力”材料，可以说，以碳纤维复合材料为核心的无人机结构设计、制造技术成为无人机发展的关键性技术。美国 先进 RQ-4 全球鹰无人侦察机的机翼、尾翼、发动机短舱、后机身都是由碳纤维增强 复合材料制造的。AAI 公司影子无人机的机身使用的是碳纤维增强环氧树脂复合材 料,尾翼使用的是碳纤维或芳纶纤维增强环氧树脂复合材料,机翼则是由碳纤维增强 环氧树脂复合材料面板-蜂窝夹层结构制造的。