複合材料結構

複合材料結構，是由纖維和基體材料複合製成的結構。飛行器中採用的主要纖維品種有碳纖維、硼纖維、芳綸等新型纖維；主要的基體材料是環氧樹脂，也有採用鋁合金的。複合材料是人工製造的，與天然材料不同，更便於根據機械性能的需要靈活地設計各層纖維在基體中的鋪設方式，而且易於製成複雜的形狀。

概述

由纖維和基體材料複合製成的結構。飛行器中採用的主要纖維品種有碳纖維、硼纖維、芳綸等新型纖維；主要的基體材料是環氧樹脂，也有採用鋁合金的。複合材料是人工製造的,與天然材料不同,更便於根據機械性能的需要靈活地設計各層纖維在基體中的鋪設方式，而且易於製成複雜的形狀。飛行器中複合材料結構的形式大致有以下幾種：附加於金屬結構上的增強鋪層，纏繞管件組成的桁架或框架，複合材料夾層結構，加勁或不加勁的蒙皮或壁板，纏繞鏇轉殼體或壓力容器。與金屬結構的製造方法不同，複合材料結構是由纖維與基體複合後一次成型直接製成所需結構形狀，因而製造工藝簡單、原材料消耗少。複合材料具有很高的強度、很大的彈性模量和較小的重量，在同等強度的條件下，它比鋁合金約輕三分之一。它還具有耐振動衝擊、抗疲勞、耐腐蝕、抗熱皺損等優良特性。採用複合材料結構是提高飛行器性能的最有效途徑之一。另一方面，複合材料屬脆性材料，易產生應力集中，所以複合材料結構的連線應儘量採用膠接方式而避免採用機械連線。複合材料受溫度影響較大，性能不易保持穩定。這些缺點使它的套用受到限制。複合材料結構的受力分析方法與金屬結構有相似之處。但是，複合材料是各向異性的和不均勻的，材料特性非常複雜，因此複合材料結構的受力分析比金屬結構困難得多。複合材料力學已形成為專門的分支學科。複合材料的材料性質不僅取決於纖維和基體的性質，而且與纖維含量、纖維排列方向、各層纖維的鋪設方式等有很大關係，所以複合材料結構的設計，不僅包括對結構的設計，也包括對材料的設計。由於可變的設計參數比金屬結構多得多，故複合材料結構設計更易於達到最佳化。