空客A350飛機(jī)的機(jī)翼性能出類拔萃。機(jī)翼面積、展弦比和后掠角對其出色的燃油效率有重要貢獻(xiàn)。除了設(shè)計,飛機(jī)的空重在很大程度上決定了飛機(jī)的整體性能。

在關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件上使用了輕質(zhì)復(fù)合材料,使A350成為同級別飛機(jī)中的“規(guī)則制定者”。據(jù)悉,空客在敲定A350設(shè)計平臺之前進(jìn)行了大量的迭代,使其成為空客最暢銷的雙通道飛機(jī)。
復(fù)合材料的使用
50多年前,空客首次在A300飛機(jī)的垂直尾翼上使用復(fù)合材料。如今,A350 XWB超過50%的結(jié)構(gòu)由復(fù)合材料組成。復(fù)合材料,顧名思義,是兩種或兩種以上材料的獨特組合,其特性是,在組合時表現(xiàn)出非凡的物理和化學(xué)性質(zhì)。

其中一種復(fù)合材料是碳纖維增強塑料(CFRP),其中微小的碳纖維附著在塑料樹脂上。單獨而言,碳纖維或塑料樹脂無法提供飛機(jī)結(jié)構(gòu)所需的機(jī)械和熱性能。
然而,通過某些先進(jìn)成型工藝將兩者精確結(jié)合,復(fù)合材料的強度超過了許多傳統(tǒng)金屬,包括鋁和鐵。此外,復(fù)合材料變得比鋁輕得多,抗腐蝕能力大大提高。
A350結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)材料設(shè)計是一個復(fù)雜而反復(fù)的過程,由空客及其合作者持續(xù)不斷地進(jìn)行研發(fā)。CFRP工藝從對原纖維進(jìn)行受控?zé)崽幚黹_始。適當(dāng)?shù)臒崽幚硎辜{米碳纖維具有更高的導(dǎo)熱性和更高的強度。
隨后,單獨的纖維絲通過捆綁,形成纖維束,然后使用樹脂硬化。在A350上,采用了高質(zhì)量的復(fù)合材料和精確形狀的纖維片,以達(dá)到所需的剛度水平。

同樣,CFRP的承載性能是通過精確的制造過程實現(xiàn)的。強度比(SR)是復(fù)合材料所能接受的最大荷載與外加荷載的比值。
值得注意的是,復(fù)合材料的生產(chǎn)制造是能源密集型的,會造成更高的環(huán)境影響。然而,一些研究表明,隨著時間的推移,復(fù)合結(jié)構(gòu)有助于減少15-20%的環(huán)境排放。
A350的大部分機(jī)翼都是由這種高強度的復(fù)合材料制成的。A350機(jī)翼是由碳纖維復(fù)合材料制成的最大單體結(jié)構(gòu)之一。同樣,機(jī)身,包括連接機(jī)翼和機(jī)身的翼盒,都是由碳基復(fù)合材料制成的。

A350上大量使用的輕質(zhì)材料直接影響了燃油的凈燃燒值。更輕的結(jié)構(gòu)可以比傳統(tǒng)的鋁結(jié)構(gòu)攜帶更多的有效載荷,航程更遠(yuǎn)。在A350的使用壽命內(nèi),由于機(jī)身的整體強度,A350需要的維護(hù)較少。
此外,材料的更大耐腐蝕性增加了機(jī)體的壽命。空客聲稱,A350 XWB需要的維護(hù)任務(wù)減少了50%,機(jī)身檢查時間為12年,對標(biāo)A380為8年的檢修年限。
空客進(jìn)一步管理復(fù)合材料廢料,將其回收用于各種其他用途。熱塑性CFRP可以以多種方式重新熔化和重復(fù)使用,空客及其供應(yīng)商利用了這一點。使用輕質(zhì)和堅固的復(fù)合材料減少了燃料的凈燃燒,并最大限度地降低了維護(hù)成本。