时讯:一代材料，一代飞机。（上）

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可以看出，原始肖元航空知识一代的材料，一代飞机从世界上第一架飞机“飞行员1号”到现在的歼灭20战斗机和c919客机，飞机的外形、结构和材料发生了翻天覆地的变化。 “一代材料，一代飞机”是这一百多年世界航空迅速发展史的真实写照，也是飞机与航空材料相互依存、促进相互密切关系的真实写照 材料是实现先进飞机高性能、轻量化、高可靠性、长寿命、低价格等的重要技术保障，而且飞机具有用途多、采用环境多样、服务环境严格等优势，这些对先进飞机采用的材料和制造技术高 基于飞机材料的重要性世界航空强国重视飞机材料的迅速发展 现在飞机主要采用什么材料，采用材料发生了什么变化，这些都知道吗？ 第一阶段1903-1919年树，布结构“飞行人员1号”(图源:搜狐网)“飞行人员1号”是人类历史上第一架可以自由飞行，同时完全操纵的动力飞机，材料以木材为主，木材占比为47%，其次是钢( 35% )和布( 18% ) 从上图可以看出，“飞行员1号”是用木材、木三板制作飞机骨架和大梁，用亚麻布制作机翼翼面，这就是所谓的飞机木布结构 木质飞机质量轻，加工简单，价格便宜 由于早期飞机的发动机功率小，飞行速度低，因此施加在机翼翼面上的载荷也小，木质材料的强度可以满足诉求 但木质材料的缺点也很明显:强度小、刚性低、易燃、易腐蚀、吸湿性强 “炸鸡一号”使用的木材是北美的云杉树，在世界所有树种中，具有最高的强度重量比、良好的弹性变形能力和减振性能，能承受突加载荷。 这是因为常用于制造飞机和船舶的桅杆、吊杆、横杆、结构龙骨等 “油炸锅1号”“三面图(图源:互联网)在木棒和楼层之间一般用螺栓连接 机翼上复盖着涂清漆的亚麻，其间通过缝制方法与翼肋的框架连接，清漆可以确保翼面的牢固性、必要的几何学形状和强度 这种材料结构一直持续到第一次世界大战结束，但飞机的气动外形和内部结构更合理和完整 “油炸锅1号”发动机(图源:互联网)发动机使用的是铝铸造块。 这是世界上第一个采用铝铸件代替以前传入汽油发动机的铁铸件，发动机整体重量大大减轻，可以起到航空发动机的作用。 第二阶段1920-1949年铝、钢结构由于木材结构脆弱，安全性差，经过不断的实验和研究，科学家们设计了具有提高飞机性能的半硬核式机体和翼型空间的机翼，对飞机材料也提出了新的要求。 局部受力时，例如发动机架和整流罩等部位使用金属部件，翼面、舵面、后部车身部位采用布料，布料从亚麻布变更为布质表皮 这个时期的飞机被称为半金属结构飞机 之后，自1914年第一次世界大战爆发以来，随着飞机在军事上的运用越来越广泛，航空制造技术高速发展，对于飞机的速度、机动性及负荷要求的提高，木质材料逐渐不能满足要求，质量轻 1906年，德国冶金学家alfred wilm发明了可时效强化的硬铝，后来可以制造全金属结构的飞机 硬铝是铝、铜、镁、锰等合金，也称为硬铝，是热解决强化的铝合金 经过热解决、时效解决的双铝明显变成“硬”，其强度提高了7倍，具有很高的力学性能，适合制造蒙皮、壁板、桁条、翼肋等飞机构件 但是，由于采用铝合金的价格很高，飞机的非承重部件依然使用低价的木布结构。 junkersf.13 (图源:互联网) junkersf.13是世界上第一架全金属客机，其飞机框架、横梁、翼肋都使用金属，外侧用铝合金波纹板金属表皮材质制作飞机主体，其波浪沿着气流方向 由于全金属结构飞机在整体结构强度、气动外形和飞机性能方面得到了比较有效的提高，因此迄今为止木材结构和半金属结构的设计逐渐被抛弃 到20世纪40年代，全金属材料制造的飞机时速达到600公里以上，比木材和半金属结构制造的飞机速度快得多。 junkers ju52运输机(图源:搜狐网)容克ju52(junkers ju52 )是二战中德军最有名的运输机 本体也采用波形铝皮，降低电阻，承担结构负荷的一部分 由于钢材价格硬铝合金低，苏联等国家也打算使用钢材制造飞机和客机，但钢的比重比铝大，飞机的结构重量增加了。 因为这种钢的采用会影响飞机的飞行性能和采用性能 飞机主梁、起落架、承重螺栓等重要承重部件通常使用高强度、超高强度钢 插曲蚊子式战斗机(图源:搜狐网) 20世纪40年代初期，许多国家由于战争，有色金属、特别是航空用铝的库存量急迫，许多国家开始采用“木飞机”处理金属飞机库存不足的问题。 其中英国空军的蚊子式战斗轰炸机最有名 蚊子式战斗机使用木质粘接结构，主体是在两张杉木夹板之间夹着轻型缬草木构成的硬壳结构，缬草木质轻，加工容易，不变形，进一步减少木质结构的重量。 今天的科普到此为止。 下一架飞机的结构材料以什么材料为中心呢？ 大家猜猜看~风云|云故事的原题:“一代材料，一代飞机” (上)”阅览原文

来源：人民视窗网