设计准则：
静强度设计→损伤限设计
设计选材时的决定因素：
寿命期成本、比强度、疲劳寿命、断裂韧性、储存期及可靠性、 可维修性。
结构材料发展的关键：
轻质高强和高温耐蚀
功能材料发展的关键：高性能，智能化
要求表现：
1.蒙皮的最高温度可达1000℃以上 蒙皮：蒙于机 体或翼面骨架 外面构成所需 气动外形的板 件。
航空飞行器使用的材料
机体材料 发动机材料
机载设备材料
机体材料
趋势：大量采用高比强度和高比模量的 轻质、高强、高模材料——提高飞机的 结构效率，降低飞机结构重量系数。 树脂基复合材料和钛合金用量增加 传统铝合金和钢材的用量减少
机体材料
飞机结构材料用量对比（结构重量百分数）
飞机型号 F14 F15 F18 F117 设计年代 1969 1972 1978 1983 钛合金 24 27 13 25 复合材料 1 2 12 10 铝合金 39 36 49 20 结构钢 17 6 17 5
F22 B747 B777
1989 1969 1994
41 4 7
24 1 11
11 81 70
5 13 11
B787和A380：复合材料的用量超过50%
发动机材料
罗-罗公司对发动机材料趋势预测
发动机材料
推比10级发动机特点 对材料要求 重点发展材料技术
1、主要特征参数： 压气机出口温度: 635OC 高压涡轮进口温度: 1715OC 加力燃烧室温度: 1777OC 压气机总增压比：25 2、寿命要求： 冷端部件：4000h 热端部件：2000h 3、采用推力矢量喷管
要求表现：
2.发动机的工作温度则高达2000℃。
发动机（Engine） 是一种能够把其 它形式的能转化 为机械能的机器， 包括如内燃机 （汽油发动机 等）、外燃机 （斯特林发动机、 蒸汽机等）、电 动机等。
要求表现：
3.轻质高强可用比强度的概念来衡量: 克克计较各种材料比强度及其 与飞行器马赫数的关系如下图所示
航空航天材料
一、定义 二、服役环境 三、要求 四、航天材料 五、发展方向 六、结语
（1）运载火箭及导弹材料 （2） 航天飞行器材料 机体材料 发动机材料 机载设备材料 （3）航天功能材料
航空：飞行器在地球~50km以内大气层的航
行活动(对流层和平流层)
例如：飞机、飞艇、热气球、导弹等
航天：飞行器在地球30~50km以外大气层
要求表现：
为了满足高工 作温度的要求， 新型材料如金属 间化合物、陶瓷、 碳 / 碳及各种复 合材料正在加速 发展
4.航空航天材料的耐 温性
对发动机的要求：
先进航空发动机的推重比达到12~15，涡轮前燃气温度将达到1800~2100℃ ， 这就需要研究发展更新一代的高温材料，例如耐816 ℃ TiAl金属基复合材料； 耐温1093℃金属间化合物；耐1200℃-1400C的Nb-Si合金;耐1538 ℃陶瓷材料 ；耐1800℃Ir基合金; 耐温1371℃隔热涂层等。
温度交变周期为95min左右。轨道飞行的 低温和高低温交变环境，是防热结构的 重要考虑因素。 轨道的其它环境：高能粒子辐射、太阳 紫外辐射和微陨石撞击等对防热材料的 影响也不可忽视。
航空航天器对材料的要求
航空航天材料处于极端苛刻的服役环境：
超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀、射线辐照、原子 氧、粒子云、陨石。
航空航天高技术产业特点
1. 当代科技的高度密集 2. 高度复杂的系统工程
3. 科技发展的先导作用
4. 军民结合
5. 高可靠性和高风险度
6. 产品的多样性和小批量 7. 成本和价格高
1. 运载火箭及导弹材料
2. 航天飞行器材料
3. 航天功能材料
运载火箭及导弹材料
应用部位 箭体结构 材料 1、高强轻质铝合金 2、高性能碳/环氧复合 3、碳/双马来酰亚胺复合材料 4、碳/聚酰亚胺复合材料 1、高强可焊铝锂合金 2、高性能碳/环氧复合材料 1、先进复合材料（如C/C） 2、高强轻质铝合金 3、抗辐射、隐身、多功能诱饵 材料 技术要求 实现弹体结构 轻质化，减轻 结构质量 比常规铝合金 减重 实现弹头小型 化、轻质化、 高性能、全天 候、强突防
航空器发展对材料的要求
航空飞行器的工作条件十分复杂，就飞机而言， 军用飞机要求提高机动性、近距格斗和全天候 作战的能力;民用飞机则要求安全性、可靠性、
舒适性、经济性，相应地要求发展大推比和长
寿命的发动机以及先进的火控电子设备和仪表 系统； 所以对航空材料的主要要求是耐高温、高比强、 抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本。
的航行活动
例如：火箭、卫星、飞船、空间站、航天飞机
飞船是发展载人航天技术的先导工具， 返回舱是载人飞船的核心部分。飞船在 发射上升段有整流罩防护，返回舱主要 是承受振动、噪声和过载等力学环境。
飞船在轨道上飞行几天到几个月，受到 太阳的直接照射和地球对太阳的反射辐 照以及地球的红外辐射，环境温度约为 －90－＋1251 ℃ 。
1、某些部件必须采用轻 质超高温材料 2、大量采用高温、轻质、 高比强/高比模材料 3、需要大量各类钛合金 4、材料抗氧化能力要求更 高 5、密封、隔热、润滑、轴 承要求更高
单晶材料；粉末材料； 金属基复合材料；高 温高分子材料及其复 合材料；高温、高强 钛合金；金属间化合 物基材料；高温无机 材料；高温密封、润 滑、隔热材料；超高 温结构复合材料（陶 瓷、C/C）及高熔点 金属合金；高温材料 损伤容限数据测试及 方法研究；无损检测 技术。
对设计和性能的要求：
当代飞机设计已经进入损伤容限设计时代，对产品的 可靠性和耐久性提出了很高的要求，军机如此，民机
尤甚。
例如： （1）美国F15飞机设计寿命为4000h，而对新一代歼击机 的定寿指标为8000h。 （2）民航机无裂纹寿命要求30000h，经济寿命要求在 60000h以上，故障要求低于10-9。 （3）我国大运：30000~60000h，大客更长
推进剂 贮箱 战略导弹 弹头
运载火箭及导弹材料
航天飞行器材料
大容量卫星和小卫星
碳纤维复合材料；碳/环氧复合材料面板铝蜂 窝夹层结构；高强轻质铝合金。
空间站 太阳电池阵柔性材料；高可靠和长寿命密封材 料、温控材料、原子氧防护材料、特殊规格铝 合金和高强高模碳纤维复合材料。 载人飞船和航天飞机 高强轻质铝合金；防热材料