一個多世紀以前，大概在1903年的12月，萊特兄弟第一次載人飛行在北卡羅來納州的基蒂霍克市進行。這是第一架動力驅動、可控制且重于空氣的飛機。其核心部件用木材、金屬絲和織物建造。也是從那時起，人們關注到飛機結構材料的重要性，在材料上的研究逐步取得重大進步。

　　

　　萊特兄弟的時代

　　

　　萊特飛行器由各種類型的木材、金屬絲和不同密度的織物所制造。萊特兄弟用云杉做機翼直的部分，如翼梁。白蠟木用于曲面，包括機翼的肋骨。木制框架上覆蓋著一層精細編織的棉布，用石蠟基帆布漆密封。機體上的金屬配件是鋼制的。

　　

　　上下翼板采用了平紋棉布。機翼的前緣用熱封編織固定住金屬絲。機翼肋在多個位置突出，便于系在金屬絲上。

　　

　

　　

　　為了給飛機提供動力，二人設計了一臺12馬力的輕型汽油發動機。發動機重約82公斤，油箱為3.78升。發動機的核心由堅硬的鋁鐵框架、鑄鐵活塞和輪鏈驅動，火花點由鉑構成，其余部分由鋼和鑄鐵制成。

　　

　　現代的機身

　　

　　在20世紀中期，航空制造商改進了機身設計，將速度和安全性結合起來。早期設計的重大進步使飛機得以飛得又快又高。福特Tri-Motor，第一架客機，是用鋁制造的。鋁是一種堅固而輕便的材料，兼具安全性和強度。更多完全由鋁制成的圓形機身開始出現。機翼由左、右和中間部分組成，使用各種金屬制造，并用螺栓連接在一起。

　　

　　副翼、方向舵、襟翼和升降舵等控制面由鋁合金框架制成。在一些飛機上，如道格拉斯的DC-3，控制面被織物覆蓋。生產工藝和設備限制了機翼層流所需的表面平滑度。機翼上方的紊流會導致升力中斷和阻力增加。

　　

　　制造商通過在設計中加入各種金屬合金來增強結構強度。包括鋼和鈦的其他金屬開始被大量使用，應用于更加現代的噴氣客機結構。波音747主要結構是用鋁合金制造的，另外大量部件也是用其他金屬和合金制造的。

　　

　　

　　

　　這些金屬耐熱、耐腐蝕，為機體提供了巨大的強度支持。通過完善設計的加持，制造商確保即使部分失效也不會發生結構的完全失效。如果機體的某一特定部位因疲勞而斷裂，機體的應力蒙皮將防止結構的整體失效。

　　

　　復合材料結構

　　

　　在20世紀70年代早期，法國和德國在新成立的空客公司開始了一個全新的項目：空中客車A300。這架飛機的設計為兩艙結構，可搭載250名乘客，飛行距離為5,375公里。雖然主要依然使用金屬和金屬合金制造，但它是第一架使用復合材料的商用飛機。A300的垂直穩定器采用了特殊的復合材料。

　　

　　

　　

　　加工技術和精度的進步使機翼表面更加光滑，從而允許層流更加順暢。持續的層流在較大的機翼面積上最小化了總機翼阻力。機翼前緣的材料組合（金屬合金和碳纖維增強復合材料）在不同飛行狀態下均表現不俗。

　　

　　在關鍵結構部件上使用輕質復合材料，使最近的飛機具有超高的燃油效率。波音787夢想飛機和空客A350 XWB飛機的50%以上的結構都采用了輕質復合材料。

　　

　　碳纖維增強塑料等復合材料的強度超過了許多傳統金屬，包括鋁和鐵。此外，CFRP復合材料比鋁輕得多，耐腐蝕性大大提高。CFRP是通過對原碳纖維進行受控熱處理而制造的。單獨的線被捆綁在一起形成纖維基質，然后用樹脂硬化。高質量的復合材料與精確成型的纖維片被用來達到所需的剛性水平。

　　

　　大量使用輕質材料有助于減少當今飛機的凈燃油消耗。較輕的結構比傳統的鋁結構攜帶更多的有效載荷更遠。陶瓷基復合材料也被設想為金屬合金的輕量化替代品，其密度接近材料的三分之一，但具有優越的物理和熱性能。飛機在高溫應用中使用陶瓷基復合材料，包括在發動機部件中的使用。

　　

　　

　　

　　陶瓷基復合材料包括嵌入陶瓷基質中的陶瓷纖維的組合。從碳-碳到碳-碳化硅和鋁，陶瓷基復合材料根據應用采取各種形式。在陶瓷基復合材料制造過程中，纖維在被基體材料浸潤之前以所需的形狀或形式堆積。沉積基體材料后，進行必要的加工。進一步的處理，如涂層或浸漬，可根據材料要求進行。

　　

　　燃氣渦輪發動機中使用的陶瓷基復合材料通常由碳化硅、陶瓷纖維和陶瓷樹脂制成。這些都是通過復雜的滲透工藝制造的，并通過涂層進一步增強。這種陶瓷基復合材料提供非常高的抗熱震性和沖擊韌性。