航空航天工业对材料的选择至关重要，因为它们直接影响到飞行器的性能、安全性和可靠性。框架材料作为飞行器结构的关键组成部分，其选材背后蕴含着严格的科学依据和工程考量。
1. 材料性能要求
1.1 强度和刚度
飞行器框架需要承受巨大的气动载荷和结构载荷，因此材料必须具备足够的强度和刚度。高强度意味着材料能够承受更大的力而不发生变形或断裂，而刚度则保证了框架在受力时的稳定性。
1.2 质量与体积比
为了提高飞行器的燃油效率和飞行性能，框架材料的质量与体积比（即比密度）需要尽可能低。轻质高强度的材料，如铝合金、钛合金和复合材料，是首选。
1.3 耐腐蚀性
飞行器在服役过程中会经历各种恶劣环境，包括高盐度、湿度、高温和低温等。因此，框架材料需要具备良好的耐腐蚀性，以延长其使用寿命。
1.4 加工性能
材料的加工性能直接影响着制造工艺的复杂性和成本。易于加工的材料可以简化制造过程，降低生产成本。
2. 常用框架材料
2.1 铝合金
铝合金具有质量轻、强度高、加工性能好等优点，是航空航天工业中应用最广泛的框架材料。例如，7075-T651铝合金因其优异的综合性能，被广泛应用于飞机的机身框架、机翼结构等部位。
2.2 钛合金
钛合金具有高强度、耐腐蚀性和良好的耐高温性能，适用于承受高温和高压的飞行器部件。例如，钛合金常用于发动机外壳、燃烧室等部位。
2.3 复合材料
复合材料由纤维增强材料和基体材料组成，具有质量轻、强度高、刚度大等优点。碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）在航空航天工业中应用广泛，如波音787和空客350等商用飞机的主框架、机身/机翼等均采用CFRP制造。
3. 材料选型原则
3.1 功能需求
根据飞行器部件的功能需求，选择合适的材料。例如，机身框架需要轻质高强度的材料，而发动机外壳则需要耐高温、耐腐蚀的材料。
3.2 成本控制
在满足性能要求的前提下，尽量降低材料成本。例如，可以选择性价比高的铝合金或复合材料。
3.3 制造工艺
考虑材料的加工性能，确保制造工艺的可行性和经济性。
3.4 环境适应性
根据飞行器服役环境，选择具有良好环境适应性的材料。
4. 总结
航空航天框架材料的选材是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。通过合理选择材料，可以保证飞行器的性能、安全性和可靠性，推动航空航天工业的持续发展。