碳纤维复合材料应用于客机具备四大优势：

安全性：与铝合金相比，复合材料的损伤容限和抗腐蚀性能更好，提高了耐久性，同 时也提高了安全性。另外，碳纤维复合材料首先应用于军机，为民用飞机积累了可贵 的经验，30 多年的研究和应用使得技术上已十分成熟，复合材料在客机上的用量逐 步扩大是安全的。

经济性：飞机的成本不仅仅是一次性的购买费用，还要考虑油耗、维修成本、寿命等， 成本的概念已经扩大成为全寿命成本。虽然碳纤维复合材料比铝合金贵得多，但飞机 结构重量大幅降低所带来的的经济效益（包括油耗的降低等）远远超过了它的负面效 应。空客 A38 作为全球体积最大的民用飞机,创造了飞机史上的奇迹:排放少、油耗低, 飞机机身有大约 25%的复合材料,使用了 22%的 CFRP。之所以要应用 CFRP,就是由 于在飞行时间的增加下, 碳纤维增强树脂材料会受损,使用 CFRP 可以有效延长飞机 的使用寿命。与传统材料制作而成的飞机相比,此类机型排放少、油耗低、使用时间 长,可以有效降低民用航空企业的运营成本。

舒适性：由于采用了整体结构的复合材料机身，B787 客舱的舷窗尺寸加大了 30%， 这意味着旅客可以拥有更大的视野。由于碳纤维复合材料具有优于铝合金的抗疲劳和 抗腐蚀特性，可以使客舱湿度和气压有所提高，从现有客机相当于外界 2400m 高度 的气压改善至相当于外界 1800m 高度的气压，可以让旅客享受到更舒适的空中旅行。

环保性： B787 在首次向世界隆重亮相前就已获得 677 架订单，总价值逾千亿美元， 能够获得如此好的市场效应，非常重要的原因是机身轻便而且发动机特性好，可节省 20%的燃油，环保性能十分强大，这是通过发动机、气动、复合材料等多方设计共同 达到的，其中油耗降低的 20%中有 8%是通过应用碳纤维复合材料达到的。

碳纤维复合材料在飞机上的应用为航空制造产业带来深刻变革。碳纤维复合材料在飞 机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标, 也是航空公司购买飞机时的重要参考指标。大力发展航空复合材料技术已经成为国内外航空制造企业的 共识。

2.2 CFRP 广泛作为军机结构材料

在碳纤维复合材料使用初期,因为价格昂贵、性能好,因此多应用在航空领域,尤其是军 用飞机制造领域。统计显示,在世界范围内,军用飞机使用碳纤维复合材料的数量约占 所有军用飞机总材料的 35%,直升机则在 75%左右。

碳纤维复合材料已广泛应用为军机结构材料。从 1969 年起，美国 F14A 战机碳纤维 复合材料用量仅有 1%，到美国 F-22 和 F35 为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材 料用量达到 25%和 35%，在美国 B-2 隐身战略轰炸机上，碳纤维复合材料占比更是 超过了 50%，用量与日俱增。根据不完全数据统计,国外的军用飞机使用的碳纤维材 料已经可以达到全部机身的 40%以上，碳纤维增强树脂基复合材料的比例越高，飞 机作战技术就越好。目前，一些欧美国家的轻型飞机基本实现材料的复合化应用，这 就使得飞机更加轻盈、飞行的安全性更高。

在战斗机和直升机上, 碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位 的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、 垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位, 起到了明显的减重作用, 大大提高了抗疲劳、耐腐蚀 等性能, 数据显示采用复合材料结构的前机身段, 可比金属结构减轻质量 31.5%, 减 少零件 61.5%, 减少紧固件 61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量 32.24%。用军 机战术技术性能的重要指标结构重量系数来衡量, 国外第四代军机的结构重量系数 已达到27~28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右, 其 中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机, 已实现了结 构的复合材料化。目前主要使用的是 T300 级和 T700 级小丝束碳纤维增强的复合材 料。

业内一般认为，碳纤维复合材料在军用航空方面的应用大体上可以分为三个阶段：

第一阶段——非承力结构：20 世纪 60-70 年代：由于 1 公斤 CFRP 可以大体替代 3 公斤铝合金，性能满足要求，因此开始用于非承力结构，如舱门、前缘、口盖、整流 罩等尺寸较小的部件。

国内在技术上已无大的障碍，基本达到了国外类似的水平，需要的是大规模普及。

第二阶段——次承力结构：20 世纪 70-80 年代：随着力学性能的改善与前期应用的效果提高了人们的信心，CFRP 逐步扩展到飞机的次承力结构，即垂尾、平尾、鸭翼、 副襟翼舵面等受力较大、尺寸较大的部件。其中，1971 年美国 F-14 战斗机把纤维增 强的环氧树脂复合材料成功应用在平尾上，是复合材料史上的一个里程碑事件。