航空航天复合材料（CFRP）的重要性与安全性

飞机轻量化的核心需求是降低能耗、提升航程与载荷能力，而复合材料（如碳纤维增强复合材料）具备 “高强度、低密度”的关键特性，这一特性使其比传统金属材料更能在减重的同时保证结构强度，因此成为实现轻量化的必选材料。

现在很多无人机除去关键结构骨架采用金属外，一些机翼的蒙皮、梁、肋缘条等位置均采用复合材料，主要功能是维持气动外形与辅助受力，对重量敏感度更高。采用复合材料既能满足结构强度需求，又能最大程度降低整体重量，精准匹配轻量化目标。

复合材料的弱点是面外性能差，低能量冲击引起的压缩性能下降是主要问题，所以冲击后压缩剩余强度是个高校复合材料研究的重要课题。采用超声扫描显微镜可以检测碳纤维复合材料冲击损伤情况。

超声扫描显微镜设备外观——设备图片来源于北京采声

根据设备功能可将具有一定厚度的碳纤维板材逐层切分46层，可以清晰了解每一层的冲击损伤程度，此设备对复合材料研究具有重要意义。

碳纤维（CFRP）切片C扫描图像

碳纤维增强复合材料（如碳纤维、玻璃纤维）这些材料的“面外性能差”是天生结构导致的。

材料的强度主要靠 “面内排列的纤维” 提供，但纤维只在平面内有序分布，面外方向几乎没有纤维支撑，全靠树脂（粘合纤维的 “胶水”）连接。树脂的强度本身远低于纤维，所以面外方向相当于 “靠胶水受力”，自然比面内 “靠纤维受力”弱很多。

举个例子简单总结：“面外性能差”就是材料“正面（面内）很结实，侧面（面外）很脆弱”，就像一本书，能轻松承受从封面到封底方向的压力（面内），但从书脊侧面轻轻一掰就容易散开（面外）。