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飞机的设计必须考虑许多因素，如效率、舒适度、安全性和可靠性。然而，这些方面的重要性完全取决于正在设计的飞机的类型，从战斗机到商用飞机可能有所不同。
因此，飞机的设计必须满足特定的要求，这些要求影响到飞机结构的复杂性和在建造中使用的材料。亚博网站下载在飞机的设计中可以使用广泛的材料亚博网站下载，以利用诸如强度、弹性、比重和耐腐蚀等性能。
根据强度重量比的初始亚博网站下载要求和施加荷载的优先方向，不同材料也可用于飞机特定部件的设计。
在第一架飞机的设计中使用木材
木材是一种具有机械和物理性能的材料，符合制造飞机部件的标准。这种材料具有很高的强度重量比，当用于层压结构和耐不利的环境条件，如果它首先受到特定的保存处理。
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图片致谢:埃弗雷特历史/ shutterstock.com
木材是建造早期飞机的原始材料，但在现代飞机中不再使用，因为有其他可用的材料，包括金属和非金属，它们具有更高的强度重量比，用于轻型和耐腐蚀结构。亚博网站下载
金属的介绍
用于飞机制造业的金属包括钢、铝、钛及其合金。与钢合金(约三分之一)相比，铝合金具有较低的密度值，具有良好的耐腐蚀性能。
然而，钢合金具有更高的抗拉强度和更高的弹性模量。因此，钢用于飞机上强度非常重要的部件，如起落架的设计。
钛也被用于飞机结构的设计，因为它是一种轻量化、坚固和耐腐蚀的金属。这种材料与专门设计的耐热合金(如镍基高温合金)一起用于制造一些发动机部件。
飞机工业中的复合材料亚博网站下载
除金属外，复合材料还因其强度、相对较低的重量和耐腐蚀性而用于飞机工亚博网站下载业。复合材料是由不同材料组合而成，这些材料是根据其结构特性选择的。
它们可以由嵌入树脂基体中的纤维材料制成。亚博网站下载一般来说，为了获得所需的强度和刚度，具有特定方向的纤维与具有不同方向的纤维层合。
复合材料主要用于现代亚博网站下载飞机的制造，近年来复合材料的使用逐渐增多，导致金属材料的使用下降。
现代飞机的机翼
现代飞机的机翼可以根据其特定的结构功能，由不同类型的材料组合而成。亚博网站下载飞机机翼的结构是由几个不同的元素组成的，即桅杆、蒙皮和肋，以及控制面，如副翼和襟翼。
每个组件需要支持不同的负载，因此，需要选择正确的材料。钢和铝合金可用于制造肋，而复合材料可用于机翼蒙皮和控制表面的设计。亚博网站下载
改善空气动力学和燃料效率
在每种应用中选择的材料还取决于将要制造的飞机类型，超轻结构中使用了较轻的材料，如复合材料。亚博网站下载
为了改善亚博网站下载空气动力效率、燃油消耗和噪声产生等方面，新材料的研发和测试正在不断进行，这要归功于以飞机设计为重点的研究项目。
一些与创新机翼形状和材料相关的新概念正在开发中，重点是降低阻力和噪音水平，并有可能提高燃料效率。亚博网站下载
据估计，对一架大型运输机来说，减少1%的阻力可以节省多达40万升燃料，从而减少约5000公斤的排放。
PrandtlPlane配置
这方面的一个例子是PrandtlPlane的配置，这是一个基于Ludwig Prandtl在1924年提出的“最佳机翼系统”概念的闭式机翼平台。根据这个解决方案，在特定条件下，由前视图中的翼盒代表的升力系统的特征是诱导阻力的最小值。
飞机飞行测试
视频资料:PrandtlPlane Flight Tests - SkyBox Engineering/Youtube.com
随着这一概念的模型和模拟的发展，意大利公共和私人合作伙伴的一个财团开展了IDINTOS研究项目，从而设计和制造了一架两栖超轻型普兰特飞机。复合材料已用于飞机原型的整个结构，从机身到创新的机翼结构。亚博网站下载
柔性翼
美国航空航天局(NASA)在美国FlexSys公司和美国空军研究实验室(Air Force Research Laboratory)的一个联合项目中开发了另一个飞机机翼设计创新概念的例子。
创新设计允许机翼外形在飞行过程中通过无缝柔性边缘发生变化。传统的襟翼已经被一个形状变形控制面所取代，该控制面能够执行着陆和起飞所需的大角度变形。
新型机翼翼型FlexFoil利用了航空级材料的自然弹性，这是由于一种称为“分布式顺应性”的技术。无缝结构集成了执行器和传感器，允许在包含应变的情况下进行大变形。亚博网站下载
最后，一个可变形的机翼出现了——没有襟翼
视频来源:一个变形的飞机机翼- FlexSys K/Youtube.com
根据FlexSys的说法，这种形状可改变的鸟状机翼可以提高高达12%的燃油效率，同时降低着陆和起飞时高达40%的噪音。
经过六个月的测试，试验控制面已与飞机集成。该原型的飞行是为了数据收集目的而实现的，固定襟翼角度从-2度到+30度不等。
飞机机翼设计的未来
之前关于机翼设计新概念的例子表明，随着非传统空气动力学和高度复杂几何结构的轻型结构需求的增加，未来可能会使用不同类型的材料。亚博网站下载
然而，航空航天工业是由严格的安全测试和规章制度支撑的，这些规章制度必须适用于不断开发的创新技术。因此，新概念通常要经过很长一段时间才能被引入主流飞机制造行业，对下一代材料的使用施加了严格的限制。亚博网站下载
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