飞机复合材料整体结构的制造技术

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1、飞机复合材料整体结构的制造技术，lj机，，簿讳习飞机复合材料整体结构的制造技术一、前言“f在飞机制造中应用高性能纤维增强复台材料，展初主要着眼于技术可行性和最大限度的藏重研究。这期间．不但验证r这种材料几乎在所有飞机锫构上的适用性．而且在很大程度上实现了用于这些结构的愿望。从技术观点来看，目前纤维增强复合材料已成为举足轻重的飞机结构材料。但是，在复台材料的价格发展上，尚未达到最初的乐观预计，同其相竞争的金属材料比，仍然存在着材料成本高的严重不足。因此，只有大幅度降低复台材料构件的制造费用，才能平衡或者弥补这一欣点，从而达到在

2、飞机上增大复合材科结构应用比例所必需的经济性。由于种种原因，目前纤维复合材料加工中手工劳动量很大的状况不会太长。这就为纤维增强复合材料构件生产广泛实现机械化和自动化提供了良好的前提条件。这样可使它的加工成本达到具有竞争能力的目标，进而使其减重能力更具有广泛的吸引力。下面通过典型的飞机复台材料结构来阐述它的加工技术，并指出实现工业化生产的步骤。二、'旰维增强复合材料在飞机上的应用77由于飞机结构轻量化要求，以及先进的高性能复合材料所特有的优异强度和刚度，使复合材料在飞机上的lr立用日趋增多。但是，选用原刚主要还是根据

3、结构件的要求。1．材料要求目前，高刚性纤维增强复台材料如碳纤维和芳族聚酰胺复台材料，能够较广泛地满足飞机结构件的各种要求至于其他的聚合物、陶瓷和金属纤维应用，目前暂且不多。但是，对于特殊用途(如雷达目标显示特性小)和高温应用，将来会增加其使用比例。目前，在基体材料方面，热同性聚合物，如环氧树脂(EP)和双马来酰亚胺(BMI)占优势。至于将来是否还采用热固性复合材料构件，现在还很难预测，不过，要完全淘汰热固性塑料也是不可能的。但是，随着高速飞机热载荷增加，则应立足于将来大量使用陶瓷和金属基复合材料。预计，在不久的将来碳纤维或芳

4、族纤维聚酰胺复合材料，如EP和BMI系列，将会占主导地位。由于在飞机制造中碳／聚酰胺复合材电七七七七七七七七七七电七七七七七七七七七七七七七or;七七七七七七七七七七七七七七七七果表明计算是可能的并且是有意义的。在计算旋翼桨叶低马赫数流动时，．收敛速度沿展向不是常数。在一定的条件下，有可能出现内侧桨叶部分不可能有收敛解的情况。这些限制必需在进一步的研究中探讨。(蒋林波译白德国MBB公司1990年“研究与发展报告，徐德康校)维普资讯//.cqvip4>>料占有显著地位，所以下面介绍主要以它及其等宽度纤维布或单向预浸带半成品为主

5、。2．结构要求飞机的薄壁结构件往往在稳定性上要求很严。在这方面先进复合材料的高弹性模数很有益。但是．在很多情况下．还需要额外增强。对于平面构件(如承力钒身装皮及机翼和操纵面蒙皮)，要么选用爽芯结阳，要么选啊直接加强的型面结构。由于各种原固，型面加强齄结构比夹芯结构优越(至少大承力结构如此)。目前在一个或两个方向上用而加强筋的碳纤E复合材料蒙皮已是飞机外蒙皮和内部结构的典哩形式虽然下面所涉及的问题剐缝着上’主典跫结‘，但这里讨论的方法也可以J泛用于夹芯结构面板的生产和型面加强筋的制造。S．飞机制造和纤维复合料特有条件飞机制造的

6、特点是批量小，而且生产延续时间长。为使生产成本达到最合理，必须提高生产方法和生产设备的柔性，以适应这种局面。由于减轻飞机结构重量会导致其安全系数减小，因此对可重复生产构件的质量要求很高。这样，制造中的贡量保证费用、包括构件特性的跟踪，也就相当商。在选用复合材料对，还碰考虑到它将取消金属材料通常存在的半成品阶段，材料的主要性能要在构件洞造时才能确定。由于复合材料结构无损检验技术发展还不完善(例如，对于有一定层数和纤维走向之类重要层压复合材料的性能尚无完垒可靠的无损检测方法)，故其制造过程中的额外检验费会明显增加。这就要求采用极

7、少产生故障的制造过程。复台材料的魅力主要是对飞机的减重潜力。如果大力发展铝鲤台金，复台材料与其相比，减重的优势并不大。另外，出于经济考虑，更轻型结构的生产成本降低或效率提高有限，因此它将受到商定或预计价格的限制还有，高性能复合材料从开始就已确定了昂贵的材料价格因此，采用复合材料除进一步要求提一12一高性能外，还应考虑下述三个基本问题：1)由于材料费用高，应努力降低复台材料结构的制造成本。这不仅指单件制造费用，而且还与装配有关因此，要达到降低费用的目的，唯一的途径是进一步实现机械化和自动化。这样还可以改善质景稳定性减少装配费用

8、的办法是尽量提高构件整体化，也就是减少零件和紧嗣件数量。后暂还可减轻结构件重量。2)为了保持复台材料结构轻于金属结构的优点，复合材料构件应当是减重的、但通常又是复杂而精细的设计在考虑成本的情况下，-一种受欢理的明显简化设计会达到减轻重量H的：3)由于材料昂贵，应尽量提高材料利用率。就是说制