一代材料技術，一代大型飛機，100多年來，材料工業與航空航天工業一直在相互推動下發展。繼鋁、鋼、鈦等材料后，在新一代民用大型客機中，復合材料成為四大航空材料之一，并有望坐上飛機材料使用量的“頭把交椅”。
現在，越來越多飛機零部件開始采用復合材料，從座椅、肋板、內部裝飾、舷窗、引擎罩蓋，到機翼、機身和導流罩等。復合材料當之無愧成為現代飛機制造的重要材料。在眾多復合材料中，飛機上使用的以纖維增強樹脂為主，其中又以碳纖維增強樹脂最有突出。
巨無霸與夢幻飛機之材料較量
全球兩大航空巨頭歐洲空客（Airbus）和美國波音（Boeing）都在其飛機中開始大量采用復合材料。號稱目前全球“最先進、最寬敞和最環�！钡目湛凸镜目罩芯逕o霸A380客機除體積龐大外，還創造了其他許多新的紀錄，尤其是大量輕型復合材料的應用。
A380約25%由復合材料制造，其中22%由各種不同的增強型塑料復合材料制成，大部分是Hexcel公司和Cytec公司提供的碳纖維增強環氧樹脂(CFRP)。其中，減速板、垂直和水平穩定器（用作油箱）、方向舵、升降舵、副翼、襟翼擾流板、起落架艙門、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上層客艙地板梁、后密封隔框、后壓力艙、后機身、水平尾翼和副翼均采用CFRP制造。
特別值得一提的是，A380首次在連接機翼與機身的非常重要的主體結構—中央翼盒采用了復合材料。該翼盒采用CFRP，A380中央翼盒重8.8噸，其中5.3噸是復合材料。由于采用了CFRP使翼盒比采用目前最先進的鋁合金材料減輕了1.5噸。最新一代碳纖維復合材料除比傳統材料重量更輕外，還在使用可靠性、可維護性和易修理性上具有明顯的優勢，如CFRP在使用中不會因疲勞或腐蝕受損。此外，A380還首次在后壓力艙后部的后機身采用了復合材料。
另外3%的復合材料為首次用于民用飛機的GLARE纖維金屬板，主要用于機身上部外殼和尾翼的主邊緣。GLARE是一種鋁材和玻璃纖維交替粘合的層制材料，除密度比鋁小10%(重量上輕800千克)外，還被證實在抗疲勞和防火、抗損傷方面性能更出眾。
從1985年制造A310飛機開始，空客公司對在飛機的主要結構采用復合材料已有20多年的經驗。與空客一樣，波音對復合材料的應用也在逐步增長，到20世紀90年代，B777上的復合材料重量已占到20%，其中水平尾翼就是一個大型的復合材料構件。
波音最大膽的嘗試是號稱“夢幻飛機”的B787，復合材料用量占結構重量的50%，機身、機翼等主承力構件都采用復合材料。曾有報道這樣形容B787：“787的結構就是一個龐大的巨分子，所有部件都是通過碳纖增強的交聯化學鍵連接在一起�！逼鋸秃喜牧嫌墒澜缱畲蟮奶祭w生產商Toray Industries公司提供。復合材料機身的優異強度使客艙內出現更高的耐壓力，使客艙內溫度、濕度和通風更易控制，增加乘坐舒適度。
由于看到復合材料的優越性能，空中客車也表示，將把繼A380之后的下一代商用飛機A350XWB的復合材料用量由最初的37%提高到52%。復合材料為何如此受飛機設計師們的青睞呢？
減重、性能、成本是飛機選材的三大考慮因素，而復合材料正是這三方面綜合權衡下的理想材料。密度低、強度高，比強度（強度與密度之比）大是復合材料的先天優點，因此減重的優勢不言而喻。
性能方面，首要考慮的是保證飛機的安全性，復合材料比強度高、比剛度大、可設計性強及良好的抗疲勞損傷性能和耐腐蝕性能，這些都有利於提升飛機的安全性。先進復合材料發展應用的30多年來，其在各種民機上的應用日益增多，但從未因此引發飛行事故，無疑增加了應用復合材料的信心和安全置信度。
成本方面，復合材料本身的價格并不低，不過由于更容易制成整體結構件，減少零部件和連接件的使用，進一步減少燃油費用，同時還可降低使用維護要求和成本等，波音公司稱，由于復合材料的應用，B787較B767降低成本30%。
超輕的太陽能飛機
6月26日，瑞士冒險家貝特朗·皮卡爾在瑞士蘇黎世機場向外界展示了全球首架可晝夜飛行的太陽能飛機“陽光動力”（Solar Impulse），它的任務是測試用太陽能進行36小時晝夜飛行的可行性。由于這是人類第一次要完全利用太陽能進行夜間飛行，其飛行存在諸多風險，為此，試飛也將逐步展開。今年秋天進行首次試飛，明年完成首次夜間飛行，并跨越整個瑞士，後年環游世界，屆時將經停多個國家，包括中國。
該飛機外觀看上去像滑翔機，或者說像一只巨大的蜻蜓，因為其翼展長63.4米，機艙卻十分狹小。由于主要采用超輕碳纖維復合材料打造，整個飛機重量只有2噸，機翼表面裝有超過1.2萬塊太陽能電池板，為飛機的四臺發動機提供可再生能源。每臺發動機的最大功率為10馬力，夜間飛行依靠白天收集的多余能量。
簡單來說，這架太陽能飛機的機翼有A340那么大，但由于大量采用超輕復合材料，其重量只相當于一輛普通汽車，動力也僅類似于一部摩托車。
這架花費6年時間設計制造、造價高達7000萬歐元的飛機獲得了多家公司的贊助，其中蘇威（Solvay）是該項目的首家主要贊助商和技術支持者，協助開發替代性及可再生能源和材料。除超輕碳纖維復合材料外，蘇威旗下蘇威先進聚合物公司推出的Spire®超高性能聚合物也為“陽光動力”飛機的成功做出了貢獻。
Spire®超高性能聚合物應用到航空航天的多個領域，如五金器具、緊固件、機械零件等。該系列產品主要包括Torlon®聚酰胺酰亞胺(PAI)，KetaSpire®聚醚醚酮(PEEK)，AvaSpire®改性聚醚醚酮和PrimoSpire®自增強聚合物(SRP)，這些產品具有優異的耐磨性、高強度、良好的耐熱性和尺寸穩定性，以及廣泛的耐化學品性和固有的阻燃性、減重、設計靈活，可替換那些長期依賴於金屬的零件，其生產可采用標準的熱塑性塑料熔融加工工藝。
包括Spire®超高性能聚合物在內的蘇威許多先進材料都應用到這個太陽能飛機上。如，摩擦控制隔圈和定子使用了Torlon® PAI材料，使節氣門系統重量減輕了35%，它還為襟翼和著陸系統的滾輪襯套提供了高強度和剛性、范圍廣泛的耐高低溫性能（高空可低至-50℃，而在地面可高至90℃）；摩擦控制軸采用碳纖維增強型KetaSpire® PEEK；螺絲、螺帽、墊圈、印制線路板墊片采用PrimoSpire® SRP。相比鋁和鈦，PrimoSpire® SRP制造的耐腐蝕緊固件可減輕50%-70%的重量，材料的比強度好于鋁或不銹鋼，接近于鈦。
Torlon® PAI是一種高強度塑料，在275℃條件下強度和剛度在熱塑性塑料中居最高，耐磨損性、耐蠕變性、耐化學性極為突出，非常適合苛刻環境中的應用，在飛機上的應用主要為五金和緊固件、機械元件。
KetaSpire® PEEK和AvaSpire®改性PEEK是兩種具有極佳耐化學性、出色機械性能和加工性能的超高性能聚合物，其中前者是所有半結晶塑料中耐化學性最強的材料，而且在300℃高溫下其機械性能保持完好無損，在飛機上的典型應用包括五金和緊固件、機械元件、管道和風機葉輪等。
PrimoSpire® SRP是一種透明無定形塑料，無須增強就具備卓越的強度和剛性，還具有塑料材料中最高的壓縮強度，是結構性應用的理想選擇，此外還具有優異的耐化學性和阻燃性，比任何未填充的塑料有更顯著的強度和剛性，在飛機上主要用于內飾件、機械元件，如帶螺紋的緊固件、支撐托架和儀器儀表箱和防熱套等。
聚合物在航空航天領域應用潛力無限
除航空領域的應用外，高性能聚合物及復合材料在火箭、導彈、衛星、航天飛機及載人飛船等航天領域也有十分廣泛的使用。
以高性能碳纖維復合材料為代表的先進復合材料在導彈、運載火箭和衛星飛行器上也發揮著不可替代的作用。碳纖維復合材料主要應用于導彈彈頭、彈體箭體和發動機殼體的結構部件和衛星主體結構承力件上，碳/碳和碳/酚醛是彈頭端頭和發動機噴管喉襯及耐燒蝕部件等的重要防熱材料，已得到成熟應用。現今的人造衛星上的展開式太陽能電池板多采用碳纖維復合材料制作，太空站和天地往返運輸系統上的一些關鍵部件也往往采用碳纖維復合材料作為主要材料。
隨著科學技術的進步，高性能聚合物及復合材料的優越性將不斷被發掘，得到更多的應用，而隨著產量的不斷增大，生產成本有望穩步下降。不過，值得注意的是，在聚合物及復合材料不斷開發進步的同時，其他先進材料（如鋁、鋁-鈦合金等）也在開發新的技術，因此，未來誰將稱霸航空航天材料巿場，還有待繼續在減重、成本和性能三方面綜合優勢的進一步提升。