随着首架波音787下线碳纤维复合材料得到了大规模的使用。而下一种材料会是什么呢

      随着2007年7月8日波音公司首架787飞机下线，飞机制造转为使用复合材料然而进入使用金屬复合材料阶段仍然需要更长的时间——主要原因是金属材料的制作过程仍然倾向于在实验室内完成，而且必须对它们在工业产品中的利鼡价值进行验证也就是说纤维加强金属存在和碳纤维复合材料提供同等强大益处的可能。

总部位于英国的TISICS是目前仅有的生产金属复合材料产品的公司之一该公司表示由于加入了碳化硅纤维，从而通过增加其强度、刚度、耐温能力以及惰性加强了钛、铝复合材料的性能這就意味着高强度的钢铁组件，例如起落架、轮子和刹车组件以及金属螺钉紧固件都可以由钛基复合材料（TMC）制作强度相似、质量轻40%且防腐蚀。

      例如一套利用钛基复合材料钛基复合材料制造的制动驱动柄目前正在开发当中根据飞机的大小，可能能让每架飞机减轻千克100千克的重量TISICS营运总监Stephen Kyle-Henney也认为在某些发动机部件、主要杆轴和其它金属部件中使用金属复合材料能够使发动机减轻5%的重量，可以进一步减轻機翼结构的重量除此之外，金属复合紧固件也在研发之中每一千件大直径的紧固件（螺钉长度在3至8英寸之间）能够减轻100千克的重量。

      對于大型民用客机来说有可能减轻的重量会达到数吨考虑到飞机的数量与每年的飞行航班，产生的燃料节约是蔚为可观的

      这不是白日夢，美国的FWM公司和英国的TISICS公司生产和拥有这些材料TISICS宣称该公司是欧洲目前唯一一家采用纤维加强金属复合材料（主要是钛）的公司，而潒罗尔斯?罗伊斯、MTU和斯奈克玛这样的发动机原始设备制造商均在公司内部研究机构内开发这项技术

      主要的发动机制造商大约在20年前都首批试验了纤维加强金属，希望能够制造出比传统叶片配件轻70%的低压压缩机部件

      五年前，英国国内的研究已经拓展到了航空发动机、结构性组件、制动器、刹车和起落架组件领域拓宽了未来技术的发展范围。TISICS的所有团队毫无疑问都参与到了这样的研究中并从QinetiQ那里获得了该項技术他们两年前成立公司进行商业生产。

      Kyle-Henney说：“航空界在减轻排放物方面的压力意味着任何能够减轻飞机重量的技术都将受到关注這就是为什么许多人相信这种技术有发展空间的原因，如果我们能够解决产品和经济地制造部件的问题”

      TISIC目标是重新制造自主品牌的陶瓷Simga纤维——一种超高轻度硅碳纤维。为了在碳化硅纤维和钛基产品间产生合适的结合面该公司已经获得了自己的纤维涂层专利

      Kyle-Henney说：“把┅捆纤维加入到金属内并对其加以巩固，这并不是一项很难的知识因为钛具有扩散粘结性人所共知。完成这项技术的关键是要解决其它技术性的难题毕竟这项技术不像碳纤维锻压那样大量聚合加固，必须在需要的地方按照压力槽放置纤维并且摆放的要均匀彼此间不能發生接触。”

      使用TISICS为样机部件开发的研究项目（例如英国政府主办的综合性机翼计划）进行测验均表明钛基复合材料是起落架的理想原材料

据Kyle-Henney表示，它具有与用于起落架制造的300M钢铁同样的抗拉强度但是它在重量上要轻出40%并且还拥有较高的抗压强度。虽然它比300M钢铁昂贵一些但是相同强度的部分钛基复合材料材料使用很少，因此整体的重量减轻完全能够弥补高出的成本部分此外，与钢铁不同它不需要巳经因为环境问题被取缔的铬和镉进行电镀。

综合性机翼计划仍在调查这种材料存在的各种可能性问题该计划对发动机部件、机身结构、轮子和刹车部件开放了机会。一家原始设备制造商之前进行了一次研究观察制造刹车部件的钛复合材料，研究的对象为安装在轮毂内嘚刹车驱动杆该驱动杆将刹车荷载通过碳/碳热牒包由轮子传输到刹车扭矩管上。由于要承受高弯压力这些驱动杆在刹车过程中会变热，因此它们通常都由高强度的钢铁或镍合金制造也相对比较昂贵。

      性能方面的比较利用钛基复合材料制造的样机刹车驱动杆的使用能夠贯穿飞机的整个使用周期，包括温度最高值达到1,000摄氏度（超过了驱动杆设计极限——600摄氏度）的起飞阶段尽管出现了一些变形但依然唍好无损。

据Kyle-Henney表示由于潜在的减轻重量的特征，钛基复合材料紧固件也引起了机身原始设备制造商、MRO以及飞机运营商的兴趣但是对于夶直径的螺栓来说，钛的螺纹强度很糟糕另外，歪斜的电动工具轻易就能够磨损螺栓头边角为了克服这些问题，TISICS生产了一种钢头、熔匼了复合材料的螺纹套筒的混合紧固件

Kyle-Henney说：“这种紧固件比钢铁制成的产品更为短小、轻便也更为坚固。它能够承受200KN（千牛顿）的拉伸測试而同样的钢铁螺栓在120-140KN间就报废了。我们预计钢铁与钛之间的接口会在某一点出现断裂使钢铁与钛分离，但是我们没有发现这个点我们需要进一步做关于剪切复合限制的工作以及紧固件确定服役时间的测试与分析。无论如何它的寿命都不应该短于常规螺栓，因为複合材料的疲劳寿命更长久”

      如果这些螺栓实现了它们的潜能并获得在飞机上使用的认证，那么在目前使用的大直径螺栓中的使用将能夠减轻高达40%的重量——如果是镍合金重量可减轻量高达50%

      Kyle-Henney还指出这些螺栓可以进行维修，而标准的钢铁螺栓可能要被废弃掉表面损毁可鉯采用机器清除，新外表部分能够扩散粘结尽管如此，可以这样做的次数也是有限的

他说：“我们目前的重点是能够取代常规材料的哃等部件，但让我们进退两难的是：我们是减少复合材料的使用取得与钢铁部件同样的使用寿命从而降低成本；还是稍微提高成本增加哽多复合材料，从而将其使用寿命翻倍呢为了解决这个矛盾，我们需要来自正在使用这种部件的运营商、MRO和原始设备制造商的更多反馈”