飞机已经是我们现在出行较为常用的一种方式,但是你可能不知道,一家大型民用飞机是又400多万个零件组合而成的,而我们最常见的只是飞机的外侧皮肤——蒙皮。金洋6新材料带你了解一下常用的飞机蒙皮材料,以及近些年大热的碳纤维飞机蒙皮。
 
飞机蒙皮材料有哪些?碳纤维材料适用么?
 
    不同部分的飞机蒙皮都有什么作用?
 
    飞机蒙皮是整机结构件里最为常见的一种了,负责承受飞机表面的气动载荷,保护飞机的主体结构,是非常重要的一个部件。飞机不同部位使用的蒙皮可能并不相同,承担的作用也有所区别。
 
    1、机身蒙皮主要作用:是形成飞机外观的平滑,减小飞行阻力;将机舱内部隔绝成密闭空间,保证舱内部温度和压力;传递机身结构中桁架、隔框的应力,使整个机身成为一个整体。
 
    2、机翼蒙皮的主要作用:平滑机翼外观,形成预设的机翼形状。机翼上下压差(飞机升力的来源)的力作为剪切力作用在机翼蒙皮,蒙皮将力转移到机翼隔框和横梁,隔框和横梁再将力传导到翼根机身处,从而托举起整架飞机。
 
    3、发动机蒙皮的主要作用:形成良好的发动机整流罩,减小空气阻力,保护内部器件。同时,当发动机内部风扇叶片断裂时,可将其包裹在发动机内部,防止高速的叶片飞出,打破机身。
 
飞机蒙皮材料有哪些?碳纤维材料适用么?
 
    现代飞机上常用的5种蒙皮材料
 
    1、铝合金:铝合金密度为2.7g/cm3左右,可以给飞机带来减重的效果,深受欢迎,但铝合金材料的刚度和硬度都不高,无法承受较大的载荷。飞机飞行过程中的载荷基本来自于风力,只有在起飞和降落阶段会碰到碰撞鸟类的情况,所以整体安全性较高,而且铝合金的性价比非常高。很多飞机的蒙皮大部分是用铝合金压制的,还有前机匣,飞机框架,肋条等。铝合金材料甚至可以占飞机用料50%--70%左右。
 
    2、镁合金:镁是比铝还要轻的一种金属材料,熔点为300℃左右,但是镁的硬度和刚度同样不高,比铝合金还不如,多用在不承重的部件上,如各种活门壳体,油泵壳体等。镁合金材料占飞机用料5%--10%左右。用镁来制作飞机蒙皮,还不如用铝合金。
 
    3、钛合金:钛是当下最为热门的一种金属材料,密度为4.5g/cm3左右,虽然重量上有所提升,但是强度、硬度、耐高温能力都远超镁铝。钛的熔点达到1660℃,可以用来制造飞机发动机、防弹部位、强化部位、加固部位、燃烧室、涡轮轴、涡轮盘和喷口等。现在的高性能飞机上,钛的占比越来越大了,用钛来制造飞机蒙皮是可行的,只是价格有点贵。
 
    4、镊钼钨合金:镊钼钨合金凭借2000℃以上的耐高温特性,成为了理想的发动机制造材料,如果用它来制造飞机蒙皮,有点浪费。
 
    5、碳纤维复合材料:碳纤维复合材料是新晋的材料之王,1.7g/cm3的密度,以及远超钢材的刚度性能,让它能够替代铝合金,成为多架空客蒙皮的最新材料。碳纤维飞机蒙皮在A380等飞机上已经投入使用,减重效果和强度提升效果非常明显。不过碳纤维材料一旦损伤,只能整块更换,难以修复,所以普及性没有铝合金高。
 
    其实最早的飞机上是没有金属和复合材料蒙皮的,用的是帆布,性能上可想而知。随着科技的进步,金属材料和复合材料性能的逐渐开发,才有了现代文明下的先进飞机。