铝合金仍然是制造飞机的主要材料

随着航空材料技术的进步，目前复合材料和钛合金在飞机制造中所占的比例越来越大，不少人认为，传统的铝合金航材已经逐步退出历史舞台。实际并非如此，铝合金仍然是飞机的主要航材，从历史角度看，铝合金对航空工业发展的贡献是其他任何材料都无法媲美的。  

从飞机诞生之日起，飞机材料经历了从木材、钢铁、铝材、钛到碳纤维复合材料的进化。一开始人们只能用木材、钢线和帆布来制造飞机，这样才能让飞机足够轻。完全用金属制造飞机的想法看起来在技术上和成本上仍然不可行。

图注:20世纪初的飞机广泛采用了木布结构

 

随着材料技术的进步，1915年12月19日,德国容克公司制造了世界上第一种全金属飞机—，带动了航空史上的革命，它大大增加了飞机的坚固程度，延长了飞机的使用寿命。但是这款飞机采用钢质材料，虽然坚韧耐用，但也有一个严重的问题——因过重而难以操纵。于是人们把注意力转向了铝，这种金属在20世纪初普遍应用于制造领域。铝的重量轻、强度高，比重仅是钢材的三分之一，成为制造飞机的理想选择。

图注:容克F13是全球首架全金属客机

 

后来，随着高速喷气飞机如火如荼地发展，人们发现钛的强度-密度比以及具有耐腐蚀、耐疲劳、耐高温的特点，使其成为一种具有吸引力的材料。美国研制的SR-71高空侦察机，机身93%的结构采用钛合金制造，具有在3万米高空以3马赫速度飞行的能力，这一纪录到现在为止还无人打破。上世纪80年代以后，一种新型材料——碳纤维增强塑料横空出世，也就是人们常说的复合材料，它的突出优点是，不仅强度重量比高于金属，而且不易疲劳和腐蚀。复合材料开始大量应用于航空制造，比如空客A380就有近四分之一的结构由复合材料制造。

但无论是钛合金，还是复合材料，目前还都无法代替铝合金，一方面，钛是稀缺金属，非常昂贵。有限的钛储量和高昂的生产成本限制了人们对这种金属的进一步应用。普通飞机使用的钛合金是比较少的。只有像F-22这样的超级战斗机，才会大规模采用钛合金制造。另一方面，复合材料的主要缺陷是不耐高温、如果出现裂缝难以及时发现，这也制约了其大规模使用。所以目前大多数飞机，仍然选择采用铝合金作为机体的主承力结构,机身和机翼主要也采用铝合金铆接结构。

图注:波音787客机大量采用复合材料

 

而且航空铝合金材料也在不断发展，比如空客A350上，除了钢制和钛制零件之外，还有近20%的结构采用铝锂合金制造。这种先进合金掺入了世界上最轻的金属——锂以降低铝合金的重量，同时提高其强度、韧性、耐腐蚀性和成型特性。可见，在未来相当长一段时间内，金属材料仍然是飞机制造的主要材料。

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