現(xiàn)代噴氣式飛機如空客A350和波音787夢幻客機,，已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用復(fù)合材料制造機身,，這似乎將成為新飛機設(shè)計的發(fā)展方向,。雖然復(fù)合材料在機身中的應(yīng)用尚存在一些挑戰(zhàn)，但較低的重量可以顯著提高效率和運營成本,。

飛機并不總是由金屬制成的,。許多早期的飛機使用了木材和織物。不僅僅是像早期雙翼飛機這樣的小型飛機,，被稱為“云杉鵝”的木制霍華德·休斯H4也是有史以來最大的飛機之一,。它飛了一次，但從未服役,。

云杉鵝號于1947年下線,，是建造的最大的木制飛機

木材是一種實用的材料。它成本低,，重量也很輕。但它的強度不足以進行高速飛行,。隨著飛行速度的提高,，當(dāng)然也伴隨著噴氣發(fā)動機的引入，金屬成為了更好的選擇,。

在眾多金屬中,，鋁是最好的選擇。它經(jīng)久耐用,，重量輕,，而且相對便宜。事實上,，鈦更好但它太貴,。折衷方案是使用鋁合金來減少應(yīng)力疲勞和腐蝕問題。

在復(fù)合材料之前,，這種鋁合金一直是所有噴氣式飛機機身的基礎(chǔ)材料,。結(jié)構(gòu)中也可以使用少量其他金屬（如鋼或鐵），但它們本身太重,，在高溫下會產(chǎn)生應(yīng)力,。

長期以來,，鋁合金一直是所有噴氣式飛機機身的基礎(chǔ)材料

許多現(xiàn)代式飛機，其中最著名的是A350和787,，已經(jīng)轉(zhuǎn)向復(fù)合材料制造機身,。這順應(yīng)了近年來飛機運行效率更高、成本更低,、排放量更低的趨勢,。然而，很早之前的飛機已經(jīng)開始開始轉(zhuǎn)向復(fù)合材料,。例如,，A380大約是20%的復(fù)合材料，777大約是12%,。

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同材料組合而成的結(jié)構(gòu)材料,，當(dāng)它們組合在一起時，其性能比單獨使用更好,。對于787而言,，大約50%的材料使用了碳纖維增強塑料（CRFP）和其他復(fù)合材料。鋁仍占20%,，鈦占15%,，鋼占10%。

787機身中50%采用了碳纖維復(fù)合材料

空客公司也在A350中使用了CRFP,。制造商在其網(wǎng)站上很好地描述了其如何使用CRFP：“在CFRP生產(chǎn)中,，數(shù)千根微觀上很細的碳纖維單絲形成一束碳纖維，這些纖維通過堅固的樹脂與其他纖維連接在一起,，以達到所需的剛性水平,。復(fù)合材料部件是由形狀精確的片材制成的，這些片材彼此疊放在一起,，然后粘合,，通常在一個稱為高壓釜的高溫烘箱中加熱和加壓，制成高質(zhì)量的復(fù)合材料,?！?/span>

機身材料轉(zhuǎn)向復(fù)合材料的功勞很大程度上要歸功于波音公司。該公司選擇效仿777的成功,，在787上采用全新的飛機設(shè)計,。這比777的容量更低，使波音公司進入了未經(jīng)證實的復(fù)合材料機身市場,。不過,，航空公司反應(yīng)積極。隨后空客公司選擇修改其A350的計劃,，并用A350XWB設(shè)計一款全新的復(fù)合材料寬體飛機,。

復(fù)合材料的優(yōu)點

眾所周知,，復(fù)合材料的主要優(yōu)點是輕量化效果顯著，從而有效降低油耗,、排放,，并最終降低航空公司每個座位的成本。這種材料也不太容易受到腐蝕和疲勞的影響,，從而減少了航空公司的維護時間和成本,。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以塑造成任何形狀。這使得整個機身的“筒”部分可以在不同的位置制作,，而不是需要用螺栓固定在一起的鋁板,。

波音公司在787的制造中廣泛使用了這種技術(shù)。機身部分在不同的地點（包括意大利和日本）進行完全組裝,，然后運往波音公司的美國工廠,，使用Dreamlifter飛機進行最終組裝。

復(fù)合材料機身進行最后的組裝

復(fù)合材料的另一個區(qū)別是較大的窗口,。由于機身抗疲勞性較低,，因此可以增加尺寸。787擁有所有客機中最大的乘客窗口,，隨著復(fù)合材料使用的進步,，我們可以看到更大的乘客窗戶。

787擁有所有客機中最大的乘客窗口

復(fù)合材料的局限性

隨著復(fù)合材料的發(fā)展,，至少對于商用客機來說,，目前進展順利，那么是否存在缺點,？在一定程度上,，成本是一個因素。CFRP部件的生產(chǎn)成本高于標(biāo)準(zhǔn)金屬部件（隨著生產(chǎn)和使用的擴大,，這種情況可能會發(fā)生變化）。然而,，隨著時間的推移,，這可以被較低的維護成本所抵消。

也有人對機身損傷的檢測表示擔(dān)憂,。撞擊損傷不像在金屬機身上那樣明顯或容易檢測,。監(jiān)管機構(gòu)提出的緩解這一問題的建議包括加強培訓(xùn)，加強對潛在機身接觸的監(jiān)測和報告,。其他測試（包括光學(xué),、電氣和聲學(xué)）可以檢查機身是否損壞。

另一個主要挑戰(zhàn)是飛機改裝,。由于在復(fù)合材料機身上切割貨艙門比在鋁制機身上切割更具挑戰(zhàn)性,，這就給貨機改裝帶來了一個問題,。不過，對于A350貨機來說,，這可能更容易,，因為它的機身是由復(fù)合材料面板建造的，而不是完整的機筒,。盡管如此,，隨著重量的減輕和效率的提高，這些缺點很可能是運營商滿意的,。

展望未來

鑒于上述這些優(yōu)勢,，復(fù)合材料仍將繼續(xù)成為商業(yè)航空的支柱。值得注意的是,，去年6月A321XLR剛剛進行了首飛,，其機身和發(fā)動機大量采用了復(fù)合材料。

不僅僅是空客和波音對復(fù)合材料有興趣,。例如,，巴西航空工業(yè)公司的E2噴氣式飛機在機翼-機身整流罩、雷達罩,、襟翼,、副翼、升降舵,、方向舵和擾流板等多個部件上都采用了這種材料,。

這些材料也將成為777X在本十年推出后的關(guān)鍵組成部分。波音公司為這架飛機建造了一個12.1萬平方米的復(fù)合材料機翼中心,。實際上,，777X擁有市場上最大的碳纖維復(fù)合材料翼展。盡管如此,，需要注意的是,，777X將保留鋁制機身，而不是轉(zhuǎn)向復(fù)合材料機身,，因為它是最初777的迭代品,。