在刚刚结束的珠海航展上，观众们被各种各样的新飞机模型淹没了。除了歼-20和云-20国产军用飞机之外，欧洲空中客车公司的A350XWB客机无疑是民航领域最大的亮点之一。客机是目前世界上最先进的远程宽体客机，配有两台罗罗公司的特伦特XWB涡扇发动机。先进的碳纤维复合材料广泛应用于A350系列客机的机翼和机身，而珠海航展A350XWB客机的复合材料使用率超过50%，其机身涂层是复合材料纹理的放大版。为什么A350XWB如此高调地强调其碳纤维复合材料的使用？这与材料的优异性能密切相关。
A350XWB客机
什么是碳纤维复合材料？
所谓的复合材料只是一种新的材料体系，通过特殊的成型工艺将两种或多种不同的材料复合而成，以提高材料的性能或使材料获得特殊的物理性能，如光、电和热。目前，在世界航空航天领域，用于制造飞机部件的最广泛使用的复合材料是碳纤维树脂基复合材料。顾名思义，这种材料由碳纤维和树脂基体组成。
典型碳纤维树脂基复合材料结构
碳纤维是近几十年兴起的一种连续长丝材料。它的直径为6~8微米，仅为头发直径的十分之一。一般来说，纤维中的氢和氧元素可以通过复杂的碳化过程去除，使其成为碳含量超过90%的近似纯碳材料，从而大大降低材料质量。此外，碳化材料的轴向拉伸强度大大提高，化学性能更加稳定。树脂是生活中常见的材料，如眼镜中常用的光学树脂镜片。然而，与透镜相比，飞机上使用的树脂具有更好的性能。它具有良好的机械性能和耐热性。它的主要功能是保护纤维和保持尺寸稳定性。
你为什么选择复合材料？
碳纤维复合材料最大的优点是可以实现形状制造的高完整性一次成型，不仅避免了传统金属材料在加工过程中的切割浪费，而且使机身的整体圆柱肋壁板和机翼的整体肋壁板在一个加工周期内成型，大大减少了铆钉、螺栓等紧固件的使用。碳纤维复合材料密度低，强度高，密度仅为1.6g/cm3，约为铝合金的60%。因此，如果用碳纤维复合材料代替飞机上常用的铝合金，重量将减少20%~25%。这对于吝啬的飞机来说非常重要，因为结构重量的减少通常会导致机动性的提高。
除上述两点外，碳纤维复合材料还具有使用寿命长、可靠性高、隐身性好等优点。
由复合材料制成的直升机尾翼
值得一提的是，A350XWB客机是中国参与的技术最先进的外国飞机开发项目，在项目启动阶段就将中国列入参与国名单。A350XWB上百分之五的部件是由中国设计和制造的，主要包括方向舵、升降舵、19节维修舱和整流罩等。而这一系列相关碳纤维复合材料的生产则来自中国国有企业。这种深入的技术交流必将为我国大型飞机的发展带来许多有益的经验。
参考:
1.唐建茂。[航空复合材料的现状与展望。航天器环境工程，2013，30(4): 35359。
2.唐建茂。[2]碳纤维树脂基复合材料的发展现状及前景[[]。航天器环境工程，2010，27(3): 269-280。
3.焦桂琼，贾普龙。复合力学[。Xi安:西北工业大学出版社，2008。
4.刘亚伟。民用飞机黑白材料争端[。大型飞机，2014年，1: 994。