2016 年春季学期研究生课程考核考核科目:航天材料与工艺可靠性技术学生所在院（系） :机电工程学院学 生 所 在 学 科:学生姓名:学号:学生类别:考核结果阅卷人航空航天材料发展现状与展望一、航空航天材料的地位和作用1.1 高性能材料是发展高性能飞行器的基础保障自莱特兄弟制造的人类第一架飞机“飞行者一号”问世以来，航空技术取得了大跨越的发展，以战斗机为代表的军用飞机现已发展到第5 代，其最大飞行速度达 4 倍声速。在此过程中，航空材料的发展所经历的阶段如表1 所示。可以看到，材料的进步对飞机的升级换代起到关键的支撑作用。表 1 飞机机体材料发展阶段发展阶段年代机体材料第 1 阶段1903— 1919 木、布结构第 2 阶段1920— 1949 铝、钢结构第 3 阶段1950— 1969 铝、钛、钢结构第 4 阶段1970— 21 世纪初铝、钛、钢、复合材料结构（以铝为主）第 5 阶段21 世纪初至今复合材料、 铝、钛、钢结构（以复合材料为主）发动机是飞机的“心脏” ，其性能的优劣制约发动机是飞机的“心脏”，其性能的优劣制约着飞机的能力， 而发动机性能的提高又与所使用的耐高温结构材料密切相关。随着飞机航程的加长和速度的提高，要求发动机推力、推重比（发动机推力与重量之比）越来越大，这就意味着发动机的压力比、进口温度、燃烧室温度以及转速都须极大地提高。 根据美国先进战斗歼击机研究计划和综合高性能发动机技术研究计划， 发动机推重比要达到 20，而其油耗比要比目前再降低50%。众所周知，推重比的提高取决于发动机涡轮前进口温度的提高：对于推重比在15～20 以上的发动机，其涡轮前进口温度最高达2227～2470℃。高性能航空发动机对材料的性能提出了更高要求，除高比强度、 高比模量外， 对耐高温性能需求更为突出。由此可见，航空发动机性能的提高有赖于高性能材料的突破。1.2 轻质高强度结构材料对降低结构重量和提高经济效益贡献显著轻质、高强度是航空航天结构材料永远追求的目标。碳纤维复合材料是20世纪 60 年代出现的新型轻质高强度结构材料，其比强度和比模量是目前所有航空航天材料中最高的。 有数据表明： 碳纤维复合材料的比强度和比刚度超出钢与铝合金的 5～6 倍。复合材料在飞行器上的应用日益扩大，质量占比在不断增加。材料具有较高的比强度和比刚度， 就意味着同样质量的材料具有更大的承受有效载荷的能力， 即可增加运载能力。 结构重量的减少意味着可多带燃油或其他有...
