复合材料是如何让空客A350成为“规则制定者”？

空客A350飞机的机翼性能出类拔萃。机翼面积、展弦比和后掠角对其出色的燃油效率有重要贡献。除了设计，飞机的空重在很大程度上决定了飞机的整体性能。

在关键结构部件上使用了轻质复合材料，使A350成为同级别飞机中的“规则制定者”。据悉，空客在敲定A350设计平台之前进行了大量的迭代，使其成为空客最畅销的双通道飞机。

复合材料的使用

50多年前，空客首次在A300飞机的垂直尾翼上使用复合材料。如今，A350 XWB超过50%的结构由复合材料组成。复合材料，顾名思义，是两种或两种以上材料的独特组合，其特性是，在组合时表现出非凡的物理和化学性质。

其中一种复合材料是碳纤维增强塑料(CFRP)，其中微小的碳纤维附着在塑料树脂上。单独而言，碳纤维或塑料树脂无法提供飞机结构所需的机械和热性能。

然而，通过某些先进成型工艺将两者精确结合，复合材料的强度超过了许多传统金属，包括铝和铁。此外，复合材料变得比铝轻得多，抗腐蚀能力大大提高。

碳纤维增强塑料的制造

A350结构的轻质材料设计是一个复杂而反复的过程，由空客及其合作者持续不断地进行研发。CFRP工艺从对原纤维进行受控热处理开始。适当的热处理使纳米碳纤维具有更高的导热性和更高的强度。

随后，单独的纤维丝通过捆绑，形成纤维束，然后使用树脂硬化。在A350上，采用了高质量的复合材料和精确形状的纤维片，以达到所需的刚度水平。

同样，CFRP的承载性能是通过精确的制造过程实现的。强度比(SR)是复合材料所能接受的最大荷载与外加荷载的比值。

值得注意的是，复合材料的生产制造是能源密集型的，会造成更高的环境影响。然而，一些研究表明，随着时间的推移，复合结构有助于减少15-20%的环境排放。

轻量化结构

A350的大部分机翼都是由这种高强度的复合材料制成的。A350机翼是由碳纤维复合材料制成的最大单体结构之一。同样，机身，包括连接机翼和机身的翼盒，都是由碳基复合材料制成的。

A350上大量使用的轻质材料直接影响了燃油的净燃烧值。更轻的结构可以比传统的铝结构携带更多的有效载荷，航程更远。在A350的使用寿命内，由于机身的整体强度，A350需要的维护较少。

此外，材料的更大耐腐蚀性增加了机体的寿命。空客声称，A350 XWB需要的维护任务减少了50%，机身检查时间为12年，对标A380为8年的检修年限。

空客进一步管理复合材料废料，将其回收用于各种其他用途。热塑性CFRP可以以多种方式重新熔化和重复使用，空客及其供应商利用了这一点。使用轻质和坚固的复合材料减少了燃料的净燃烧，并最大限度地降低了维护成本。

此文由中国复合材料工业协会编译，文章不用于商业目的，仅供行业人士交流，引用请注明出处。

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