铝合金
铝合金（jīn）具有比模量与比强度高、耐腐蚀性（xìng）能好、加工性（xìng）能好、成本低廉等突（tū）出优点，因此被认为（wéi）是航（háng）空航（háng）天（tiān）工（gōng）业（yè）中用量最起着至（zhì）关重要的作（zuò）用。主要（yào）应用位置：发动机（jī）舱、舱体结构、承载（zǎi）壁板、梁（liáng）、仪（yí）器安装框（kuàng）架、燃料（liào）储箱等（děng）。
钛（tài）合金
与铝、镁、钢等金属（shǔ）材料相比（bǐ），钛合（hé）金具（jù）有比强度很高、抗腐蚀性能（néng）良好、抗疲劳性能良（liáng）好、热导（dǎo）率和线膨胀系（xì）数小等优点，可以（yǐ）在（zài）350~450℃以下（xià）长期使用，低温可（kě）使用到-196℃。主要（yào）应用位置：航空发动机的压气机叶片（piàn）、机匣、发动（dòng）机舱和隔热板等。
超（chāo）高（gāo）强度钢（gāng）
超高强度（dù）钢具有很高的抗拉强度和足够的（de）韧（rèn）性，并且有良好（hǎo）的焊接性和成（chéng）形性。主要应用位（wèi）置：航天（tiān）发动机壳体、发动机喷管、轴承（chéng）和传动齿轮（lún）。
如今，航（háng）空发动机（jī）性能不断的（de）提高，重量相比过去有了（le）很大的减少，在（zài）依靠整（zhěng）体叶（yè）盘、整体叶环、空心叶片和对转涡轮等新（xīn）颖结构的同（tóng）时，将会更看重（chóng）高比强度、低密度、高（gāo）刚度和耐高温能力强的先进材料。传（chuán）统的航空发（fā）动（dòng）机（jī）材料（镍合（hé）金和钛合金（jīn））虽然仍然可以进一步发展，但它（tā）的发展空（kōng）间已经不大了，很难（nán）满足未来航空发动（dòng）机（jī）更加苛刻（kè）的温度和重量要求。
现（xiàn）在，树脂基复（fù）合材料、金属基复合材料、陶（táo）瓷基复合材料和C/C复合（hé）材料（liào）因（yīn）为具有优良的低温（wēn）性能，已成为（wéi）航空发动机风扇和压（yā）气机（jī）等部件的候选材料。
航（háng）空发动（dòng）机上应（yīng）用的先进（jìn）复（fù）合材料
金属基复（fù）合材料
金属基复合（hé）材料主要是指以Al、Mg等轻（qīng）金属为基（jī）体的（de）复合材料。在航空和宇（yǔ）航方面主要用它来（lái）代替轻（qīng）但有毒的铍。这类材料具有（yǒu）优良的（de）横向性能、低消（xiāo）耗和优良（liáng）的（de）可加工性，已（yǐ）成为在许多应用领域最具商业吸引力的材料，并且在国外已实（shí）现商品化。
其中（zhōng）以铝（lǚ）铿合金、钦（qīn）及铁合金为基的（de）复（fù）合（hé）材料是目前主（zhǔ）要选择对象。如以碳化（huà）硅纤维增（zēng）强钦合金基体（tǐ）复（fù）合材（cái）料（liào）可（kě）用来制造压（yā）气机叶片。碳纤（xiān）维或氧化铝（lǚ）纤维（wéi）增强镁或镁（měi）合金基体复合材料可用来（lái）制造涡轮风扇叶片（piàn）。又如镍铬铝铱（yī）纤维增（zēng）强镍基合金基体复合材料可用来制（zhì）造涡（wō）轮及压气机用的密封元件。
金属基材料
GE公（gōng）司为联合技（jì）术验证机发动机计划（huá）研究（jiū）了钛基复合（hé）材（cái）料（liào）的低压轴，重量（liàng）比inco合金减（jiǎn）轻30%，刚性比钛合金（jīn）提（tí）高40%，且寿命和（hé）耐用性均有所改善（shàn）。若（ruò）F110发动机采用这种复合材料轴，重量（liàng）可减轻（qīng）68kg。在（zài）不（bú）久的将来，金属复合材料将会取代镍（niè）、钛合金，成（chéng）为未来航空发动机的主要（yào）材料。
陶瓷基复合材料
陶（táo）瓷基复合（hé）材料（CMC）由（yóu）于其本身（shēn）耐温高、密度低的优势，在航空发动机上的应用呈现出从低温向高温、从（cóng）冷端向热端部（bù）件、从静子向转子的发展趋势。
CMC材料具有耐（nài）温高、密度低（dī）、类似（sì）金属的断裂行为、对裂纹（wén）不敏感、不（bú）发生（shēng）灾难性损毁（huǐ）等优（yōu）异性（xìng）能，有望取代高（gāo）温合金满足热（rè）端部件（jiàn）在更（gèng）高温（wēn）度环境下的使用，不（bú）仅有利于大幅减重，而且（qiě）还可以节约（yuē）甚至（zhì）无须冷气（qì），从而提高（gāo）总压（yā）比，实现（xiàn）在高（gāo）温合（hé）金耐温基础上进一步提升工作温度400～500℃，结（jié）构减（jiǎn）重50%～70%，成为航空（kōng）发动机升级换代的关（guān）键热结构用材。
陶瓷基复合材料主要应用在以下两方面。
燃烧（shāo）室部件：
早在90年代，GE公司和（hé）P&W公司就已经（jīng）使用陶瓷基（jī）复合材料制备燃烧室衬套，该（gāi）衬套在1200℃环（huán）境下（xià）工作可以超过（guò）1000h。美国综合高性能涡轮发（fā）动机技术计划用（yòng）碳（tàn）化硅基（jī）复合材料制（zhì）备火箭筒，现（xiàn）已（yǐ）在第一阶段得到验证。
涡（wō）轮部件：
作为发动（dòng）机重要的零（líng）件之一，涡轮叶片工作在燃烧（shāo）室出口，是发动机中承受热冲击最（zuì）严（yán）重的零件，其耐温能力直接决定着（zhe）高性能发动机推（tuī）重比的提升。陶（táo）瓷（cí）基复合材料（liào）密度低、耐高温，对减轻涡（wō）轮叶（yè）片重（chóng）量和降低（dī）涡轮叶片冷气量意义重（chóng）大（dà）。目前，国外已成功运用陶瓷基（jī）复合（hé）材（cái）料制备出耐高温的涡轮叶片。
树脂基复合材料
先（xiān）进树脂基复合材（cái）料（liào）是以高性能纤维为增强体、高性（xìng）能树脂为基（jī）体的（de）复合材料。与传（chuán）统的钢、铝合金结构（gòu）材料相比，它的密（mì）度（dù）约为钢的（de）1/5,铝合金的1/2,且比（bǐ）强度与比模量（liàng）远高（gāo）于后二者。
主要应用位置：航空发动（dòng）机冷端部（bù）件（风扇机匣、压气机叶片、进气机匣等）和发动机短（duǎn）舱、反推（tuī）力装置等部件上得到广泛应（yīng）用。
外涵机匣：
与常规的（de）钛合（hé）金风扇外涵机匣相（xiàng）比（bǐ），在保证能够执行所（suǒ）有功能和承受整台发动机的静态与（yǔ）飞行载荷的前提（tí）下，树（shù）脂基复合（hé）材（cái）料（liào）制（zhì）造的外涵机匣能（néng）减（jiǎn）轻发（fā）动机（jī）的重量，减少发动机的研制成本。
GE公司（sī）的F404发动机最（zuì）早由（yóu）钛合金的外涵（hán）机匣改（gǎi）进为PMR15复合材料（liào）的外（wài）涵机匣，达到了重量（liàng）减轻30%和成本减少30%的效果（guǒ）。之后（hòu），GE公司又进一步将这（zhè）一技（jì）术（shù）应用到F414增推（tuī）型发动机、GenX发动机（jī）等发动机上。
美国（guó）的普（pǔ）惠公司的（de）F191和F135发动（dòng）机以及法国的（de）斯奈克玛公（gōng）司的M88发动机（jī）都（dōu）采（cǎi）用树脂基复合材料制造的外（wài）涵机匣。其减轻（qīng）重量和降（jiàng）低成本的效（xiào）果都很明显（xiǎn）。
静子叶（yè）片（piàn）：
与钛合金（jīn）的（de）静子叶片相比，树脂基复合材料静子叶片能减（jiǎn）轻重量（liàng）50%，降低成本50%以上。同时，通过优化（huà）纤维（wéi）取向，复（fù）合（hé）材（cái）料静子叶片的固有（yǒu）频率可以被修正，以加大其许用机械（xiè）和气（qì）动设计空间。
普惠的PW4084和PW4168发动（dòng）机风扇静子叶（yè）片采用PR500环氧树脂（zhī）基（jī）复（fù）合材（cái）料，其中，PW4084发动（dòng）机直（zhí）径为3.04米（mǐ）的静（jìng）子重量减（jiǎn）轻39%、成本减少38%。德国（guó）MTU公司在PW8000发（fā）动机（jī）的高速低压压（yā）气机的进（jìn）口导流叶片和第一级或第二级可调静子叶片采用PMC复合材料。这些（xiē）叶片的抗外损（sǔn）伤能力、抗（kàng）振动特性、抗腐蚀性（xìng）和结构完整性已经得到了验证。
转子叶片：
复合材料的低密度和高强度特性（xìng）不仅能减轻重量，而且能使转子（zǐ）叶片具（jù）有3维气动设计形状（zhuàng），像掠形叶（yè）片、弓形叶片（piàn）。除（chú）了能降低制造成本外，复（fù）合材料转子（zǐ）叶片还具有脱落事故中表现出来的非破坏特性，进而降低了包容（róng）要求。
风扇叶（yè）片（piàn）采用复（fù）合材料不（bú）但可以明显的减轻叶片本（běn）身的重量，还能减（jiǎn）轻其包容（róng）系统、盘以（yǐ）及（jí）整个转子系统的重量，具有（yǒu）低成（chéng）本、抗振性能好、抗损伤能力（lì）强等特点（diǎn）。就目前，GE公（gōng）司的GenX和（hé）GE90-115B发动机（jī）采用了高（gāo）流量（liàng）弯掠（luě）复（fù）合材（cái）料（liào）风扇叶片和有机物（wù）基材料风扇机匣（xiá），还计划将进一步研究复合空（kōng）心叶型高压比风扇。
C/C复合材料
碳/碳（tàn）复合材料是（shì）一种新（xīn）型高（gāo）温材料,具有（yǒu）重量轻、模量高（gāo）、比强（qiáng）度大、热膨胀系（xì）数低、耐（nài）高温、耐热冲击（jī）、耐腐蚀、吸振性好等一系列优异性（xìng）能。该材料的密度不到2.0g/cm3,仅为镍基（jī）高温（wēn）合金的1/4,陶瓷材料的1/2,尤其是这种（zhǒng）材料随（suí）着温度升（shēng）高(可达2200℃)其强（qiáng）度不仅不降低,甚至（zhì）比室温还高,这是其它材料（liào）所无法比拟的（de）独特的（de）性能（néng）。
早在80年代初，美国就开始（shǐ）研制碳/碳（tàn）涡轮盘和涡（wō）轮叶（yè）片，以后又先后（hòu）进行了F100飞机发动机的燃烧室（shì）和喷管（guǎn）试验，JTD试验机（jī）低（dī）压整（zhěng）体涡轮盘及叶片试验，还进行可1760地面超速试（shì）验。德国、俄罗斯和（hé）日本已相继（jì）成功研制涡轮外环（huán）和整体涡轮。
目前尽管都认为碳/碳材（cái）料是新型高性能航空（kōng）发（fā）动机（jī）热端部件的可选材料,但国内外都（dōu）还没有（yǒu）把碳/碳（tàn）材料（liào）真正用于发动机的（de）转（zhuǎn）动部（bù）件,究其原因,关（guān）键（jiàn）是以（yǐ）下（xià）问题还未得到很好解决：
1、抗氧化问题,由于航空（kōng）发动机工作时间长、温度高,而碳材（cái）料在（zài）400℃以上就会开始氧化,这是一个尖锐矛盾。
2、碳/碳（tàn）材料与传统金属材料在性能、结构等方（fāng）面均（jun1）不相同,传统的（de）设计将不适用（yòng）于碳/碳材料,必须（xū）根据该材（cái）料的特点进（jìn）行特殊、全新的（de）结构设计,这（zhè）方面的研（yán）究（jiū）需要（yào）进一步（bù）深（shēn）入（rù）。
3、性能的稳定性、再现性是（shì）实用的（de）前（qián）提,对于复合材料而言这是一（yī）个（gè）难（nán）点,要求有（yǒu）相应稳定的工艺（yì）、增强体质量、基体质量（liàng）、均匀性等一系列问题,尚（shàng）需深入研究。
碳纤（xiān）维叶（yè）片
随着（zhe）对复（fù）合材料研（yán）究工作（zuò）的（de）不断深入和科学家（jiā）们（men）的（de）不断探索，加（jiā）之（zhī）辅以持续改进的生产和加工工艺（yì），使（shǐ）复合材料应用的（de）普遍性、实（shí）用性、高效性得到了巨大的提（tí）高，应用（yòng）前景非常广阔。但是不可忽视，现（xiàn）在复合材（cái）料在生产（chǎn）和应用（yòng）领域还存（cún）在许（xǔ）多问题（tí），而这些问题也在一（yī）定程度上限制了复合材料的发展。因此，对（duì）复合材料的研究（jiū）仍（réng）将继续下去（qù）。
咨（zī）询航拍服务可加昆明俊鹰无人机飞控手老鹰的（de）微信（xìn）laoyingfly |
