チェンqing Huidi Aviation Equipment Co., Ltd.
February 23, 2026
巨大な飛行機が 空を滑らかに飛んで 何百人もの乗客を安全に目的地へ運ぶのを想像してくださいこの 工学 的 な 驚異 的 な もの は,精密 な 設計 だけ で なく,高性能 の 材料 を 巧妙 に 用い て いる こと も 裏付け られ て い ますこの記事では,現代の航空機製造における重要な材料について検討します.鋼,アルミニウム合金,チタン合金繊維強化複合材料の独特の役割と 航空開発の傾向を明らかにします
タイタン 合金: 高温 の 守護 者
タイタンの合金には 優れた性能があり 航空業界で重要な地位があります構造重量を最小限に抑えながら 十分な強度を提供しますさらに,チタン合金には優れた疲労強度と拉伸強度比と高疲労限界があり,長時間高強度サイクル負荷に耐えることができます.驚くべきこと400~500°Cの温度でも相当な強度を維持し,ジェットエンジンのタービンブレードなどの高温部品に最適です.
しかし,チタン合金には欠点があります.高温とストレスの効果が合わさって性能を著しく低下させる比較的高密度であるため,大量に使用された場合,航空機の総重量は増加します.特にチタン合金は非常に高価です.材料と製造コストはアルミや鋼の7倍以上一般的にジェットエンジンのような 性能に重要な部品に 割り当てられています
鉄鋼: 優位性 から 特殊 な 用途 に
鉄と炭素の合金である鋼は,1930年代に主要な構造材料と次要構造材料として航空機製造を支配した.アルミ合金が鋼を原材料として置き換えた一方で鉄鋼は,高強度,硬さ,損傷耐性により,航空業界で地位を維持しています.固さや硬さに関する要求を満たすために,しばしば鋼鋳材を使用します..
鉄鋼の主要な限界は高密度であり,構造の広範な使用を制限する.しかし,高強度で耐久性が重要なアプリケーションでは不可欠である.
アルミニウム 合金: 軽量 な 革命
純アルミニウムの低強度と高柔性により 構造用途には不適しています しかし,銅,マグネシウム,マンガン,シリコン,亜鉛などの元素と合金することで低密度を維持しながら,機械性能を大幅に向上させる.これは重量に配慮した航空にとって重要な利点です.第二次世界大戦後,アルミ合金が 航空機の主要構造材料として鋼を置き換えました
航空産業は主に4つのアルミ合金シリーズを使用しています.
最近では,アルミ・リチウム合金 (Al-Li, 8000シリーズ) が航空宇宙分野に応用されています.これらの材料は,機体,皮,負荷を負う部品は,非常に低密度であるため,.
アルミニウム合金を選択する際には,強度 (出力と最終性),柔らかさ,製造可能性,耐腐蝕性,表面処理の互換性,疲労強度,ストレス腐食耐性構造や化学的過程を含む複雑な合金メカニズムにより,最適な性能バランスを達成することは困難です.
最近では 繊維強化複合材料が アルミ合金を取り替えてきました 最初は二次構造で 今はエアバスA350やボーイング787ドリームラインヤーのような 主要構造です
繊維 強化 複合 材料:航空 材料 の 将来
複合材料は,大きく異なる物理的または化学的特性を持つ2つ以上の材料を組み合わせて,優れた性能特性を生み出す.航空機製造では,複合材料は,繊維強化複合材が 普及している通常は,高強度繊維 (ガラスまたは炭素) で構成され,機械的および化学的保護を提供するプラスチックまたはエポキシ樹脂マトリックスに埋め込まれています.
繊維強化材料はアニゾトロプ性であり,その性質は繊維の向きに依存する.構造アプリケーションでは,通常,主要な負荷方向に並べた繊維を持つ複数の材料層を使用する.これらのラミネートは,折りたたみや切断ストレスに耐えられる凝った構造を形成するために樹脂マトリックスに埋め込まれています.
初期のガラス繊維強化プラスチック (GRP) はヘリコプターのローターブレードに使用されたが,低硬さのために固定翼航空機の適用は限られていた.1960 年代 は,ガラス の よう な 強さ が ある が,より 硬さ が ある ケヴラー (アラミド 繊維) などの 新しい 材料 を 導入 し まし た耐久性があるものの,ケヴラー複合材は圧縮強度が低く,製造に困難があり,二次構造に限定されています.ボロン繊維複合材料は,最初の十分な強さと硬さだった 基本的な構造しかし,炭素繊維強化プラスチック (CFRP) は,低コストで同様の性能があるため,後にそれらを置き換えました.
CFRPのヤングモジュールは,GRPの約3倍,ケヴラーの1.5倍,アルミニウムの2倍である.その強度はアルミニウムの3倍,GRPに匹敵し,ケヴラーにわずかに追いかける.しかし,CFRPは壊れやすいので ストレスの濃度では プラスチック的に収縮しませんエポキシマトリックスも長時間水分を吸収し,圧縮強さなどのマトリックス依存性をも損なう.特に高温では反対に,CFRPの硬さは湿度に敏感ではなく,疲労に強い.
40%のアルミ構造をCFRPに置き換えることで,総重量の約12%が節約されます.今日,複合材料は航空機重量の50%を占め,ほとんどの次要構造といくつかの次要構造をカバーしています.例えば,エアバス A350XWBは翼にCFRPを大量に使用しています構造重量の割合による材料組成は:
一般的な航空宇宙用アルミ合金には7075,6061,6063,2024および5052アルミが含まれます.
