![]()
-·-
先看图，之后是正文。
最近看到这张图，有感而发。既然民航客机似乎暂且离不开铝合金主体，为什么体积更小的通用航空飞机没有与时俱进采用全碳机身呢？
![]()
许多小型飞机采用复合材料，只是不是碳纤维。玻璃纤维比碳纤维更容易加工、成本更低廉，并且在适用范围内具有足够的强度和较轻的重量，因而已经在通用航空飞机上广泛使用。此外，玻璃纤维材料不会出现电偶腐蚀的问题。碳纤维材料的导电性是碳纤维用于紧固件领域提出的挑战，这更容易产生电偶腐蚀。 在与紧固件螺栓或螺母连接时，情况更加恶化。 铝和普通钢在与碳纤维材料结合时，都很容易遭受电偶腐蚀。而玻璃纤维的化学成分更稳定，不容易发生电化学反应。其次，玻璃纤维是绝缘材料，电导性很低，所以电流流动较少，减少了电偶腐蚀的风险。此外，其结构相对均匀，没有晶格缺陷，更不容易引起电偶腐蚀。![]()
图/2001年西锐飞机工厂已在使用复合材料
最初的西锐飞机很少使用碳纤维，而是使用玻璃纤维。现代西锐飞机公司在中国科技的注入下也的确开始采用碳纤维复合结构了。钻石飞机也是采用碳纤维或玻璃纤维。Lancair的实验型飞机也是是碳纤维套件。Cessna Corvallis/TTx是碳纤维制造的。Icon A5也是碳纤维制造的。我记得Epic LT是一型碳纤维商务飞机，但可能已经停产了。总之市场上确实有几种采用碳纤维材料的飞机。![]()
对于轻型飞机而言，主要的障碍应该是认证成本。在每年全球通常只有不到1000架通用飞机的市场中，开发一种新飞机仍需要花费数千万美元。换材料约等于重新设计，所有认证所需的分析都要重做。而这1000架飞机的份额已经分给了大约十家左右的制造商，而Cirrus在私人销售领域占据主导地位，而Cessna则主导培训机队。因此如果特别乐观地讨论，若希望能够在每年销售大约10架飞机的前几年内，回收5,000-10,000万美元的初始投资，直到证明自己在市场上的地位，这个过程绝对是入不敷出的。再之后，你也只能在现有销售额中分一杯羹，增长空间有限。![]()
![]()
图/第一架塞斯纳172 N5000A至今仍在飞行
这意味着那些在50年代获得认证并使用50年代工具的老设计在成本方面具有巨大优势。像1950年代第一架塞斯纳172一样的老旧型号至今仍然适航并且几乎没有展现出需要报废的大问题。（超）轻型飞机，不追求燃油效益，所以用户对新型号的追求并不大。但即便如此，新公司新型号每隔几年就会出现，多数项目也会在获得型号认证之前就会崩溃。![]()
Icon是我能想到的唯一例外，他们通过说服人们认为飞机就像是“带翅膀的喷气滑板”，任何人都可以使用，从而成功地推动了通用航空市场的增长。这是几十年来首次实现通用航空市场的增长，但也导致了Icon的可靠性备受质疑。
再者，设计、制造和认证一架新飞机的时间远比汽车长，而且制造量也远低于汽车。这意味着即使新材料明显有优势，航空业也无法像汽车业那样快速采用。而F1赛车则一直处在科技前沿，因为其中很大一部分是设计竞赛，几乎所有车辆都是以原型车标准制造的。原型车是什么？无所谓成本、无所谓可靠性、无所谓经济效益的。![]()
图/全碳机身概念图
可能碳纤维在飞机的所有部件上都过于脆弱，所以不能用于整个飞机。这么想，因为飞机必须经受各种不同的力和振动，即便可以反驳说倒树脂可以加强，但实际上确实不会使用能够弯曲和扭曲的材料来建造大件机体。树脂说透了就是用作塑料基材的聚合物或预聚物，能硬的过合金吗？
