現代噴氣式飛機，如波音787和空客A350，已經出現采用復合材料制造機身結構的趨勢。這似乎將成為新飛機設計的前進方向。雖然存在一些挑戰，但較低的客機重量能顯著提升飛行效率并降低運營成本。

波音787為首款采用復合材料制造機身的客機

鋁金屬機身

飛機并非一直采用金屬制造。許多早期飛機使用木材制造，不僅僅是雙翼飛機這樣的小型飛機，被稱為“云杉鵝”運輸機的霍華德·休斯H4也是木制結構。

“云杉鵝”運輸機于1947年推出，是世界上最大的木制飛機。

木材是一種實用的材料，成本低，重量也很輕。但對于高速飛行來說，木材不夠堅固。隨著飛行速度的提高，當然也隨著噴氣發動機的引入，金屬材料成為飛機制造的更佳選擇。.

鋁金屬曾是飛機制造材料的最佳選擇，耐用、輕便，且相對便宜。事實上，鈦金屬更好，但成本太高。折衷之舉是使用鋁合金來減少應力疲勞和腐蝕的問題。直到最近，這種鋁合金一直是所有噴氣式飛機機身的基礎材料。此外，還會使用少量的其他金屬(如鋼或鐵)，但它們本身太重，在高溫下會產生應力。

長期以來，噴氣式飛機以鋁合金材料為主。

轉向復合材料

許多現代飛機，尤其是波音787和空客A350，都已改用復合材料進行建造。這順應了近年來飛機運行效率更高、成本更低、排放更低的趨勢。

早期飛機已經開始朝這個方向轉變。例如，空客A380的復合材料占比約為20%，波音777的復合材料占比約為12%。有趣的是，最新的波音777X將保留鋁制機身。

以波音787為例，大約50%的材料是碳纖維增強塑料(CRFP)和其他復合材料。鋁仍占20%，鈦占15%，鋼占10%。

波音787機身大約50%是碳纖維復合材料及其他復合材料。

空客A350也使用了CRFP。空客公司在其網站上提供了關于使用CRFP的詳細描述:

“在CFRP的生產中，數千根極細的碳纖維絲捆綁在一起，形成每一根纖維束，許多這樣的纖維束通過樹脂粘合在一起，以達到所需的剛性水平。復合材料組件是由精確成型的薄片相互疊加，然后粘合而成，通常是在稱為高壓釜的烘箱中加熱和加壓，從而產生高性能的復合材料。”

飛機制造向復合材料的轉變在很大程度上要歸功于波音公司。波音公司選擇追隨波音777(迄今最暢銷的寬體客機)的成功，采用全新的波音787飛機設計，使波音進入了此前未經驗證的復合材料機身市場。不過各大航空公司給出了積極的反應。受此影響，空客公司也決定修改空客A350的計劃，并采用空客A350XWB設計一款全新的復合材料寬體客機。

波音787是第一架大量采用復合材料制造的飛機，比空客A350XWB早4年推出。

復合材料的優勢

復合材料用于飛機制造的主要優點是減輕重量，從而降低飛機燃料消耗和排放，最終降低各大航空公司的座席成本。而且，復合材料還具有抗腐蝕性和抗疲勞性，這能減少航空公司的維護時間和維護成本。

復合材料結構件可以被模塑成任何形狀。這一特點使得整個機身的“桶”段部分可以在不同地點進行制造，而無需像鋁板一樣必須使用螺栓固定在一起。波音公司在建造787客機時廣泛使用了這種方法。機身部分在不同的地方(包括意大利和日本)完成制造，然后空運到到波音的美國工廠進行最后組裝。

在最終組裝階段，對不同的復合材料787機身進行連接。

另一個不同之處就是機身舷窗更大。由于復合材料機身抗疲勞性能更強，機身舷窗尺寸可以增大。波音787擁有所有客機中最大的舷窗，隨著復合材料性能的進一步提升，未來我們能看到更大的機身舷窗。

波音787擁有目前所有飛機中最大的機身舷窗。

復合材料的局限性

隨著復合材料技術的發展，至少應用于商用客機的復合材料技術正在快速發展，復合材料還存在什么缺點嗎?在某種程度上，成本是其中之一。CFRP組件的生產成本比標準的金屬部件要高(隨著生產和使用的擴大，這種情況可能會改變)。但隨著時間的推移，這一成本可以被較低的維護成本所抵消。

此外，還有人對復合材料機身受損的檢測表示擔憂。撞擊損傷不像金屬機身那樣可見或易于檢測。監管機構提出的緩解該問題的建議包括更好的培訓以及對潛在的機身接觸進行更多的監管和報告。其他測試(包括光學、電子和聲學)也可以檢查復合材料機身損壞。

另一個挑戰是飛機改裝。目前已經出現了有關貨機改裝的問題——在復合材料機身上切割裝貨門比在鋁制機身上切割裝貨門更具挑戰性。但隨著機身重量的減輕以及飛行效率的提升，運營商會樂于接受上述問題。

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