第1章 引言

1.1 复合材料应用现状

复合材料因其综合了基体材料及增强材料的各项优点，广泛应用于电子、汽车、航空航天、国防军工、核能、建筑等诸多行业。复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性和工艺性好等特点，尤其适用于大型结构及整体结构。国外第四代战斗机中复合材料用量占结构重量的24%～40%，干线客机中占10%～15%，空客A380中超过20%，波音787中达50%。航天飞机发动机的叶片采用复合材料成形后重量可减轻10%～15%，大大提高了发动机的推重比。复合材料的成形制造在科技的快速发展中具有举足轻重的作用，其成形制造技术水平是一个国家工业发展的重要评价指标。到2020年，我国航天用复合材料规划目标达到10万t，航空用复合材料产品规划目标达到70万t。

复合材料由于其优异的性能引起了美国、德国等国家的高度关注。与二维结构复合材料构件相比，三维结构复合材料构件具有损伤容限高、层间性能好、抗裂纹扩展能力强、结构设计灵活等优点，广泛应用于航空航天、国防军工等尖端领域。国际上采用复合材料成形技术已成功制作了飞行器、汽车等装置上的多种不同形状的承力梁、接头，例如波音公司的J型机骨架、麦克唐纳-道格拉斯公司的机翼和机身蒙皮等。美国、法国、俄罗斯等国都设有专门的企业和科研机构，研制了多种形式的耐烧蚀、承力的圆筒形、锥筒形的制件，如三维织造高压储气瓶。在人造生物组织方向，甚至采用此技术制作了人造骨、人造韧带和接骨板等。与国外发达国家相比，国内复合材料三维织造技术虽然发展迅速，但还存在较大的差距，结合三维织造成形复合材料零部件在航空航天、国防军工以及汽车等行业的巨大应用潜力，迫切需要大力发展新型的三维织造工艺技术，以满足复合材料主承力结构件的制造需求。