小朋友們，今天我們來(lái)討論一個(gè)有趣的話題：飛機(jī)是用什么材料制造的？

首先，我們需要知道飛機(jī)的基本構(gòu)造。就像我們?nèi)梭w一樣，飛機(jī)需要一個(gè)機(jī)體，也叫機(jī)身。機(jī)體有一個(gè)結(jié)構(gòu)，就像人體的骨骼，也像蓋房子時(shí)搭建的柱子和梁。結(jié)構(gòu)外面還要蒙上一層特殊的材料，就像人體的皮膚，我們把它叫作“蒙皮”。結(jié)構(gòu)和蒙皮這兩部分合起來(lái)，便組成一架飛機(jī)的機(jī)體。

飛機(jī)機(jī)體既要能承重，又要足夠輕。這兩個(gè)要求，主要是通過(guò)采用適當(dāng)?shù)牟牧蟻?lái)實(shí)現(xiàn)的。在人類(lèi)發(fā)明飛機(jī)以來(lái)的121年里，不同時(shí)期的航空工程師通過(guò)選擇不同的材料來(lái)制造飛機(jī)機(jī)體，以達(dá)到“能承重”和“足夠輕”這兩個(gè)要求。就機(jī)體制造而言，大體可以劃分為“木頭時(shí)代”“金屬時(shí)代”“先進(jìn)金屬時(shí)代”和“復(fù)合材料時(shí)代”。

1903年，美國(guó)的萊特兄弟發(fā)明了飛機(jī)；1909年，中國(guó)的馮如也造出了飛機(jī)。

那個(gè)時(shí)代能夠用于制造飛機(jī)的材料很少，他們不約而同地選用了木頭和帆布，用木頭做結(jié)構(gòu)，用帆布做蒙皮。這是因?yàn)槟绢^容易獲取，自身重量較輕，具有一定的韌性，符合制造機(jī)體結(jié)構(gòu)的要求。從1903年開(kāi)始的十幾年，是飛機(jī)制造的“木頭時(shí)代”。

后來(lái)，材料技術(shù)不斷進(jìn)步，航空工程師可選的材料越來(lái)越多，也越來(lái)越好。特別是鋁材，既輕又結(jié)實(shí)，還很容易加工，給飛機(jī)設(shè)計(jì)師提供了新的選擇。先是出現(xiàn)了部分采用金屬材料的飛機(jī)，后來(lái)又出現(xiàn)了機(jī)體全部用金屬材料制造的飛機(jī)。1915年，德國(guó)一位叫容克斯的飛機(jī)設(shè)計(jì)師研制出了人類(lèi)歷史上第一架全金屬飛機(jī)。從此，飛機(jī)制造進(jìn)入了“金屬時(shí)代”。

直到今天，鋁材仍然被廣泛用于飛機(jī)制造。人們有時(shí)把飛機(jī)叫“銀鷹”或“銀燕”，這與飛機(jī)機(jī)體采用亮閃閃的鋁合金材料有關(guān)系。

再后來(lái)，金屬材料越來(lái)越多，性能越來(lái)越好。有一種叫鈦的金屬材料的性能尤其突出。用鈦制成的合金比鋼材輕，卻比大部分鋼材強(qiáng)度大，而且耐腐蝕、耐高溫。飛機(jī)上越來(lái)越多地采用鈦合金及合金鋼等材料，“先進(jìn)金屬時(shí)代”由此開(kāi)始。

最近這一二十年，又出現(xiàn)了一種新型材料，叫復(fù)合材料，就是用特殊方法把幾種不同的材料黏結(jié)在一起，使它們成為一種又好又輕的新材料?，F(xiàn)在，飛機(jī)制造時(shí)大量采用復(fù)合材料，有些小飛機(jī)、直升機(jī)甚至整體都是用復(fù)合材料制造的。由于復(fù)合材料性能特殊，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)用，蒙皮也用，有時(shí)結(jié)構(gòu)和蒙皮變成了一個(gè)整體。這就是現(xiàn)在正在發(fā)展的“復(fù)合材料時(shí)代”。

需要向小朋友們說(shuō)明的一點(diǎn)是，上面說(shuō)的飛機(jī)材料的進(jìn)步是就發(fā)展的主線而言的。實(shí)際上，不同的飛機(jī)和飛機(jī)的不同部位往往根據(jù)性能要求和成本選用不同的材料。

就以我國(guó)近年投入使用的大型客機(jī)C919為例，它的機(jī)體結(jié)構(gòu)就同時(shí)采用了3種材料，其中復(fù)合材料占26.2%，鈦合金材料占7.3%，其余為鋁合金材料。

在航空發(fā)展道路上，人們愛(ài)說(shuō)“一代飛機(jī)，一代材料”，這是指新飛機(jī)不斷向材料提出新要求，促使材料技術(shù)持續(xù)進(jìn)步。人們也愛(ài)說(shuō)“一代材料，一代飛機(jī)”，這是說(shuō)先進(jìn)材料使飛機(jī)性能越來(lái)越好。

小朋友們，飛機(jī)的發(fā)展需要更多更好的新材料，希望未來(lái)你們能通過(guò)不斷的探索與研究來(lái)發(fā)現(xiàn)這些更先進(jìn)的材料，改變我們的生活，讓我們的世界變得更好。

作者簡(jiǎn)介

張聚恩，現(xiàn)任中國(guó)科協(xié)航空科學(xué)傳播首席專(zhuān)家、中國(guó)航空學(xué)會(huì)名譽(yù)副理事長(zhǎng)。他1964年考入北京航空學(xué)院（今北京航空航天大學(xué)），從事航空研究超過(guò)半個(gè)世紀(jì)，是一位喜歡和孩子們交朋友、聊科學(xué)的“航空爺爺”。