来源 | 爱飞航空中心
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飞机机翼材料的发展先后经历以下三个时代：
一、木质飞机时代
二、全金属飞机时代
三、复合材料飞机时代
木质飞机时代
一
1903年，美国人莱特兄弟发明世界上第一架载人飞机。第一架飞机的主体结构以木材为主，机体包括骨架、大梁和翼肋用云杉木制成，机翼蒙皮使用涂抹过清漆的亚麻布，只有少量承力件使用金属。早期飞机由于飞行速度低，机翼所需要承受的载荷也小，机翼采用木布结构即可满足设计需求，又能保证飞机的低成本，因此在20世纪20年代之前，木布结构一直是飞机机翼结构的主流。
飞行者一号
麻布机翼
全金属飞机时代
二
随着飞机性能的不断提高，速度越来越快，载重越来越大，木布材料本身的”先天不足“（强度和刚度不足、易燃易腐蚀）就被无限放大，再加上材料技术的发展日新月异，具有优异性能的航空材料—铝合金出现了，由木质飞机过渡到全金属飞机也是大势所趋。
20世纪30年代中期，以铝合金飞机为代表的全金属飞机逐渐站稳脚根，大放异彩，并一直沿用至今。这种飞机的机翼蒙皮通常使用抗疲劳性能优异的超硬铝合金。
铝合金结构机翼
复合材料飞机时代
三
从20世纪70年代开始，新一代航空材料—复合材料开始在飞机上应用，首先用于非承力结构件和非主要结构件上，如接近口盖、整流罩、操纵面蒙皮等。而真正开始将复合材料用于机翼主要结构上的是空客A380飞机，但是A380也只是用于非暴露机翼结构上—中央翼盒，外翼仍使用高强度的铝合金材料。
随着B787和A350飞机的推出，碳纤维复合材料成为机翼结构最主要的材料，这样制造出来的机翼更轻，气动外形更佳，机翼的阻力也就更小，飞机的燃油经济性更好。
B787机翼结构
A350机翼结构
新型机翼展望
近期，极光飞行科学公司已为NASA生产了一个新型复合材料机翼，即被动弹性剪裁(PAT)机翼。在传统复合材料机翼中，构成层合板的每一层碳纤维，都是以统一的方式排列，如此可能无法实现最优承载，而PAT机翼的单层纤维排列方式是不断变化，沿着机翼内部实际载荷情况的路径弯曲排列而成，这样有利于生产出更轻质坚固而且阻力更低的客机机翼。
另外，极光飞行科学公司还结合3D打印技术，探索“拓扑优化”翼盒的实现，这项技术考虑机翼所有的载荷因素，再利用一台超级电脑对机翼进行拓扑设计。设计出的机翼翼盒去除传统的翼梁和翼肋结构，而只留下载荷所需要的结构，整个翼盒更像一种桁架结构，连接上下表面机翼蒙皮，从而降低机翼重量。
相信在不远的将来，我们将有望看到此两项新技术在新一代客机（比如波音777X）新型机翼的运用。
PAT机翼
3D打印机翼模型件
飞机材料属于国家战略性新兴产业规划中的新材料产业的组成部分，是国民经济各产业的基础，有很强的通用性，材料产业市场的空间很大。除了机翼，可以说飞机的每个部件也都在不断创新、发展。
来自：爱飞航空中心
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