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《造飞机的那些事》——NO.045《波音787哪些内饰件采用了复合材料?》

《造飞机的那些事》——NO.045《波音787哪些内饰件采用了复合材料?》 沈阳特种加工
2025-09-03
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导读:在飞机制造领域,每一次突破都蕴含着无数的创新与坚持。《造飞机的那些事》就是飞机制造领域的知识宝库,强烈推荐业内外对飞机制造感兴趣的人士关注,一起探索飞机制造的无限可能!

 

近两年,不少的民营企业提出,要为中国的大飞机做些工作,渴望作为供应商,参与大飞机的制造,特别是知道中国的未来飞机要在很大程度上采用复合材料结构件,一些曾经在其它行业内进行复合材料配套的生产商有很高的积极性,希望自己的企业也能够为飞机生产提供配套。

遇到这种情况,我总会很热心、很认真地解答关于飞机复合材料应用的情况,我一般建议一些中小企业的目标对准飞机的中小零件开始工作,特别是从飞机的内饰件做起,逐步向专业化或大型化方向发展。

下面的一系列文章,就世界上几款知名飞机在内饰件上应用复合材料的情况进行一些分析,希望能给朋友们一些帮助。

先介绍波音787飞机上哪些内饰件采用了复合材料。    

波音787(B787)作为首款以复合材料为主体的商用客机,其内饰设计和制造也广泛采用了复合材料技术,结合轻量化、耐腐蚀、高刚性等特性,显著提升了飞行舒适性和运营效率。主要体现在以下几个方面:    

1. 机舱内行李舱结构

B787机舱内的行李舱作为客舱内部的主体结构部件,起到分隔空间、保护乘客和设备的作用,同时为其他内饰件提供安装基础。

设计行李舱的空间优化和轻量化方面做了一些文章。其行李舱门和框架采用碳纤维复合材料制造,复合材料的高强度使其能够承受较重的行李重量,而低密度则有助于减轻行李架本身的重量,从而降低飞机的燃油消耗。轻量化行李舱不仅提升了承重能力,还减少了重量,同时保证了快速闭合和开启的流畅性。行李舱闭合后能自动升起,为乘客腾出更多顶部空间。

2. 客舱隔板与舱壁

复合材料的高强度和抗腐蚀特性使其成为客舱隔板、舱壁的理想材料。例如,碳纤维层合板被用于分隔不同舱位(如头等舱、公务舱与经济舱),既减轻了重量,又增强了结构稳定性。这种设计还支持更灵活的客舱布局调整。    

B787的客舱隔板和侧壁板采用碳纤维增强环氧树脂(CFRP)层合板和蜂窝夹层结构。层合板通过多层碳纤维预浸料叠加并热压固化成型,具有高比强度和抗疲劳性能;蜂窝夹层结构则通过轻质芯层(如Nomex蜂窝)与碳纤维面板结合,既减轻重量又增强抗弯刚度。

典型参数:

-比强度:约2.5 GPa/(g/cm³)(是铝合金的3-4倍);  

-密度:约1.6 g/cm³(仅为铝的1/3);  

-耐温性:可承受-55°C至200°C的极端温度变化。

3. 座椅支撑结构

一些高端座椅的框架和部分结构件会采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)或碳纤维/玻璃纤维混合材料复合材料。复合材料的高强度和轻量化特性可以使座椅在保证舒适性和安全性的前提下,减轻重量,为飞机整体减重做出贡献。

参数特点: 

-抗拉强度:≥400 MPa(玻璃纤维);  

-层间剪切强度:≥50 MPa。     

4. 舷窗框架

B787标志性的超大电控舷窗(直径约60厘米)的框架由复合材料制成。这种设计不仅降低了重量,还允许舷窗通过电控调光技术调节透光度,同时保持客舱密封性。   

5. 地板梁与龙骨梁

地板梁和龙骨梁是客舱内部结构的关键部件,B787采用碳纤维复合材料制造,以提高其承载能力和抗疲劳性能,进一步优化了客舱高度和空间感。这种材料的抗疲劳性能还延长了维护周期。地板面板则使用玻璃纤维复合材料,这种材料具有良好的防火、隔热和隔音性能,能够为乘客提供更安全、舒适的客舱环境。

6. 其他内饰细节

部分内饰面板(如天花板、侧壁板)可能采用碳纤维夹层结构,结合蜂窝芯设计,既减轻重量又提升隔音效果。此外,复合材料的耐腐蚀性允许机舱内湿度维持在10%-15%,高于传统金属机身的5%-10%,提升了乘客舒适度。

技术优势与影响

轻量化:复合材料的应用使B787整体减重20%-30%,直接降低燃油消耗和运营成本。B787内饰件采用复合材料后,整体重量较传统金属材料减少约20%-30%。例如,蜂窝夹层结构的密度仅为传统铝制壁板的1/3,显著降低飞机总重,从而节省燃油消耗约20%。

耐腐蚀与寿命延长  

复合材料(尤其是CFRP)不被舱内湿度(10%-15%)腐蚀,避免了金属材料因氧化导致的结构劣化,维修成本降低30%。    

声学与热学性能    

-隔音性:碳纤维层合板的多层结构可有效吸收高频噪音,结合蜂窝芯层的阻尼特性,客舱噪音较传统机型降低5-10分贝;  

-隔热性:复合材料的低热导率(约0.2-0.3 W/m·K)减少空调能耗,同时维持舱内温度稳定性。

-设计自由度:复合材料的成型工艺支持更复杂的几何形状,例如一体化机身设计和超大舷窗,提升了美观性与功能性。

-维护成本:复合材料抗疲劳和耐腐蚀的特性减少了因金属腐蚀导致的维护需求,延长了部件寿命。








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