式中，σ為材料強度，E為材料彈性模量，ρ為材料密度。飛行器除了受靜載荷的作用外還要經(jīng)受由于起飛和降落、發(fā)動(dòng)機振動(dòng)、轉動(dòng)件的高速旋轉、機動(dòng)飛行和突風(fēng)等因素產(chǎn)生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。 [1] 

2．優(yōu)良的耐高低溫性能

飛行器所經(jīng)受的高溫環(huán)境是由空氣動(dòng)力加熱、發(fā)動(dòng)機燃氣以及太空中太陽(yáng)的輻照造成的。航空器長(cháng)時(shí)間在空氣中飛行，有的飛行速度高達3倍音速，所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度，在空氣和腐蝕介質(zhì)中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能，并應具有在高溫下長(cháng)期工作的組織結構穩定性?；鸺l(fā)動(dòng)機燃氣溫度達30000C以上，噴射速度可達十余個(gè)馬赫數，而且固體火箭燃氣中還夾雜有固體粒子，彈道頭部在進(jìn)入大氣層時(shí)速度高達20個(gè)馬赫數以上，溫度高達上萬(wàn)攝氏度，有時(shí)還會(huì )受到粒子云的侵蝕，因此在航空技術(shù)領(lǐng)域中所涉及的高溫環(huán)境往往同時(shí)包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發(fā)熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫黏性等物理性能來(lái)設計高溫耐燒蝕材料和發(fā)汗冷卻材料以滿(mǎn)足高溫環(huán)境的要求。太陽(yáng)輻照會(huì )造成在外層空間運行的衛星和飛船表面溫度的交變，一般采用溫控涂層和隔熱材料來(lái)解決。低溫環(huán)境的形成來(lái)自大自然和低溫推進(jìn)劑。飛機在同溫層以亞音速飛行時(shí)表面溫度會(huì )降到-50C左右，極圈以?xún)雀鞯赜虻膰蓝瑫?huì )使機場(chǎng)環(huán)境溫度下降到-40C以下，在這種環(huán)境下要求金屬構件或橡膠輪胎不產(chǎn)生脆化現象。液體火箭使用液氧（沸點(diǎn)為-183℃）和液氫（沸點(diǎn)為-253℃）作推進(jìn)劑，這為材料提出了更嚴峻的環(huán)境條件。部分金屬材料和絕大多數高分子材料在這種條件下都會(huì )變脆。通過(guò)發(fā)展或選擇合適的材料，如純鋁和鋁合金、鈦合金、低溫鋼、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和全氟聚醚等，才能解決超低溫下結構承受載荷的能力和密封等問(wèn)題。 [1] 

3．耐老化和耐腐蝕

各種介質(zhì)和大氣環(huán)境對材料的作用表現為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質(zhì)是飛機用燃料（如汽油、煤油）、火箭用推進(jìn)劑（如濃硝酸、肼類(lèi)）和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽(yáng)的輻照、風(fēng)雨的侵蝕以及地下潮濕環(huán)境中長(cháng)期貯存時(shí)產(chǎn)生的霉菌會(huì )加速高分子材料的老化過(guò)程。耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應該具備的良好特性。 [1] 

4．適應空間環(huán)境

空問(wèn)環(huán)境對材料的作用主要表現為高真空（1.33×10-oPa）和宇宙射線(xiàn)輻照的影響。金屬材料在高真空下互相接觸時(shí)，由于表面被高真空環(huán)境所凈化而加速了分子擴散過(guò)程，出現“冷焊"現象；非金屬材料在高真空和宇宙射線(xiàn)輻照下會(huì )加速揮發(fā)和老化，有時(shí)這種現象會(huì )使光學(xué)鏡頭因揮發(fā)物沉積而被污染，密封結構因老化而失效。航天材料一般是通過(guò)地面模擬試驗來(lái)選擇和發(fā)展的，以求適應于空間環(huán)境。 [1] 

5．壽命和安全

為了減輕飛行器的結構質(zhì)量，選取盡可能小的安全余量而達到絕對可靠的安全壽命，被認為是飛行器設計的奮斗目標。對于或運載火箭等短時(shí)間一次使用的飛行器，人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強度并保證安全，對于金屬材料已經(jīng)使用“損傷容限設計原則"。這就要求材料不但具有高的比強度，而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始壽命和裂紋的擴展速率等數據，并計算出允許的裂紋長(cháng)度和相應的壽命，以此作為設計、生產(chǎn)和使用的重要依據。對于有機非金屬材料則要求進(jìn)行自然老化和人工加速老化試驗，確定其壽命的保險期。復合材料的破損模式、壽命和安全也是一項重要的研究課題。 [1] 

航空材料是研制生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障，與航空技術(shù)關(guān)系極為密切，具有以下特殊性。

1．輕質(zhì)高強、高溫耐蝕

航空產(chǎn)品特殊的工作環(huán)境對航空材料提出“輕質(zhì)高強、高溫耐蝕"的特殊要求。航空工業(yè)有一句口號叫做“為每一克減重而奮斗"，反映了減重對于航空產(chǎn)品的重大經(jīng)濟意義。而且材料減重對飛機減重的貢獻也越來(lái)越大，所以輕質(zhì)高強是航空材料必須滿(mǎn)足的首要性能要求?！案邷啬臀g"的“高溫"是指航空材料要能耐受較高的工作溫度。對于機身材料，氣動(dòng)力加熱效應使機身表面溫度升高，需要結構材料具有好的高溫強度；對于發(fā)動(dòng)機材料，要求渦輪盤(pán)和渦輪葉片材料要有好的高溫強度和耐高溫腐蝕性能?！澳臀g"是指航空材料要有優(yōu)良的抗腐蝕，主要是指抗應力腐蝕、腐蝕疲勞的能力。 [1] 

2．高的質(zhì)量要求

航空器是技術(shù)密集、高集成度的復雜產(chǎn)品，只有采用質(zhì)地優(yōu)良的航空材料才能制造出安全可靠、性能優(yōu)良的飛機和發(fā)動(dòng)機。航空產(chǎn)品的多樣性和小批量生產(chǎn)，導致了航空材料研制和生產(chǎn)上的多品種、多規格、小批量、技術(shù)質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。 [1] 

3．低成本航空材料

新型號的先進(jìn)飛機價(jià)格不斷攀升，航空技術(shù)的國家和地區都先后對航空產(chǎn)品提出了“買(mǎi)得起"的要求。而材料在航空產(chǎn)品的成本和價(jià)格構成中占有相當份額，所以科學(xué)地選材和努力發(fā)展低成本材料技術(shù)是航空材料發(fā)展的重要方向。 [1] 

1. 高性能

高性能是指輕質(zhì)、高強度、高模量、高韌性、耐高溫、耐低溫，抗氧化、耐腐蝕等。材料的高性性能對減輕飛行器結構質(zhì)量和提高結構效率、提高服役可靠性及延長(cháng)使用壽命極為重要，是航空航天材料研究不斷追求的目標。

2. 高功能及多功能

材料在光、電、聲、熱、磁方面的特殊功能是支撐某些關(guān)鍵技術(shù)以提高飛行器機動(dòng)性能和突防能力的重要保證。如以紅外材料為基礎的光電成像夜視技術(shù)能增強坦克、裝甲車(chē)、飛機、軍艦及步兵的夜戰能力，紅外成像制導技術(shù)可大大提高的和抗干擾能力，以新型固體激光材料為基礎的激光測距和火控系統等可使靈活作戰能力大大加強。 [1] 

3. 復合化

復合化已成為新材料的屯要發(fā)展趨勢之一。業(yè)內專(zhuān)家指出，航空復合材料未來(lái)20~30年將迎來(lái)新的發(fā)展時(shí)期，甚至引發(fā)航空產(chǎn)業(yè)鏈的革命性變革，包括設計理念的創(chuàng )新和設計團隊知識的更新，航空產(chǎn)品供應鏈的戰略性改變，新型復合材料技術(shù)不斷出現（如混雜復合技術(shù)、源于自然界中珍珠貝殼結構后發(fā)的仿生復合技術(shù)），以及對航空維修業(yè)提出的挑戰。復合材料可以明顯減輕結構質(zhì)量和提高結構效率。國外衛星、戰略及固體火箭發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵結構材料幾乎已經(jīng)復合材料化。 [1] 

4. 智能化

智能化是航空航天材料重要發(fā)展趨勢之一。智能復合材料將復合材料技術(shù)與現代傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)和功能驅動(dòng)技術(shù)集成于一體，將感知單元（傳感器）、信息處理單元（微處理器）與執行單元（功能驅動(dòng)器）聯(lián)成一個(gè)回路，通過(guò)埋置在復合材料內部不同部位的傳感器感知內外環(huán)境和受力狀態(tài)的變化，并將感知到的變化信息通過(guò)微處理器進(jìn)行處理并做出判斷，向功能驅動(dòng)器發(fā)出指令信號；而功能驅動(dòng)器可根據指令信號的性質(zhì)和大小進(jìn)行相應的調節，使構件適應有關(guān)變化。整個(gè)過(guò)程*自動(dòng)化，從而實(shí)現自檢測、自診斷、自調節、自恢復、自保護等多種特殊功能。智能復合材料是傳感技術(shù)、計算機技術(shù)與材料科學(xué)交叉融合的產(chǎn)物，存在許多領(lǐng)域展現了廣闊的應用前景，例如飛機的智能蒙皮與自適應機翼就是由智能復合材料構成的一種的智能結構。 [1] 

5. 低成本

航空航天村料從過(guò)去中純追求高性能發(fā)展到今天綜合考慮性能與價(jià)格的平衡，低成本化貫穿材料、結構設計、制造、檢測評價(jià)以及維護維修等全過(guò)程。對碳纖維復合材料而言，其制造成本在整個(gè)成本中占有相當大的比例；因此，對其低成本制造技術(shù)應投入足夠關(guān)注。各種低成本制造技術(shù)發(fā)展很快，尤其是以樹(shù)脂傳遞成型(RTM)為代表的液體成型技術(shù)和以大型復雜構件的共固化/共膠接為代表的整體化成型技術(shù)等均得到了很大的發(fā)展。航空航天材料的低成本是一個(gè)重要發(fā)展趨勢。材料的低成本目標包括原材料、制備加工、監測評價(jià)和維修等全過(guò)程。 [1] 

6．高環(huán)境相容性

航空航天飛行器所用的材料及其制備、加工和回收，必須具有高度的環(huán)境相容性，無(wú)污染，易回收。

7．材料的計算設計和模擬仿真

航空航天技術(shù)日新月異地發(fā)展，飛行器關(guān)鍵零部件的工況和環(huán)境條件更加苛刻，為適應材料科學(xué)的創(chuàng )新，發(fā)展了材料的計算設計和數值模擬技術(shù)。