a380结构的先进材料和工艺

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1、A380结构的先进材料和工艺

2、第1....lunm。但是有生产A340/500-600则采用了碳纤维增强塑料龙骨梁（16m长，23mm厚，每根梁承载450吨）的经验。另外在A340-600飞机上还有襟翼翼盒、方向舵以及水平安定面和升降舵的整体复合材料设计经验。　　A380飞机的CFRP水平尾翼与A310飞机的悬壁式机翼相近，而在中央翼盒上采用了合理的自动铺带技术。此外，上地板梁和后压力隔框也采用了CFRP材料。这些零件的第一个采用了挤压成形工艺，第二个试用了树脂模浸渍工艺和自动纤维铺放技术，最后由于形状的原因，最

3、后选择了树脂模浸渍工艺。在后机身非承压部位由于是双曲度壁板，所以采用了自动化纤维铺放技术生产蒙皮壁板，高载荷承力框则采用高强铝合金加工，而承载较小的框则采用RTM制造工艺。A380机翼固定前缘为热塑性复合材料，能够减重并节约成本。这项技术已经在A340-600飞机上验证，改善了损伤容限和可检测性，进一步的应用还在研究中，例如应用于机身的次承力支架系统。　　机翼后缘移动面采用了CFRP，并在难以用一般技术获得的成形零件上采用了RTM技术，如移动面的铰链和翼肋零件。内侧襟翼与增升装置容易受到外来物的损伤，但考虑到减重

4、问题，金属结构设计在这方面并不优于复合材料设计。因此，在A380飞机的襟翼跟踪梁的设计中采用了金属与复合材料的混合结构，在横向壁板和次承力翼肋处用CFRP代替了铝合金。另外，空中客车公司还首次将CFRP翼肋用于翼盒中代替铝合金。最终在襟翼的中外翼部分、襟翼的整流罩以及扰流板和副翼上也采用了CFRP材料。　　在夹层结构方面，主要的创新是采用轻型蜂窝代替了原来使用的芳纶纸蜂窝。在A380上的典型应用包括腹部整流罩（超过300平方米）及地面这类大尺寸结构件。用整体设计概念代替夹层结构的发展趋势，有可能在A380的机身和

5、机翼起落架舱门上得到应用。　　但是复合材料技术的应用必须在合理的成本下提供高的性能。因此，在A380飞机上采用了自动丝束铺放、自动铺带、树脂膜浸渍以及树脂转移成型这些低成本生产技术，不仅能够生产大型复合材料零件，而且降低了装配成本。　　3.GLARE技术（图4）　　GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮。采用GLARE工艺技术可以实现局部增强，并且厚度变化可以通过一次固化实现。这种制造方法相对于铝合金壁板来说可以增加机身宽度，从而减少了纵向壁板连接点。在机身上应用GLARE材料主要是由于其断裂机械性能好，能够

6、显著提高抗裂纹增长能力。另一方面，玻璃纤维与铝合金相比弹性模量低，同样厚度下与普通铝合金Al2024相比刚性小15%。这是为什么在稳定性和抗弯能力要求高的结构零件中不选用GLARE材料的原因。GLARE材料相比铝合金的另一个优点是抗腐蚀及防火能力强，为此空中客车公司开展了许多局部及全尺寸样件的试验，以验证这种新材料的性能。自从1999年10月以为，德国空军就在A310多用途飞机的机身上采用了GLARE材料，该设计通过了验证并且发布了相关的结构修理手册。在A380-800飞机蒙皮上应用了大约500平米的GLARE材

7、料。GLARE材料的进一步应用还在研究中，有望替代尾翼前缘，从而改善鸟撞性能。　　4.激光焊（图5）　　激光焊是空中客车公司在A318飞机上开发的用于机身下壁板制造工艺。该工艺在A380飞机上代替铆接首先应用于下机身壁板的桁条，从而使结构概念从组装结构过渡到整体结构，减少了裂纹增长。激光焊技术的发展还促进了可焊合金Al6056和Al6013的发展。用激光焊接的壁板已经过了压力试验并进行了单双曲度壁板的验证。结果证明该工艺不仅节约成本，而且提高抗腐蚀能力并可减重。激光焊在A380上的进一步应用可能是蒙皮与卡箍的连接

8、部位以及起落架舱处的压力隔框。　　5.结论　　A380飞机的大部件结构零件采用了新一代CFRP复合材料和先进的金属材料，除了减重效果外，还能提供更具优势的使用可靠性，且维护和维修更简便。主要创新包括：　　€€上机翼蒙皮采用了GLARE材料；　　€€在下机身蒙皮应用了6000系列铝合金和激光焊接技术；　　€€中央翼盒为碳纤维增强塑料；　　€€开发了一种先进的铝合金用于翼盒；　　€€采用了铝锂合金；　　€€采用了一种新型钛合金并且提高了钛相当于钢的比例。（：中国航空工业发展研究中心航空技术所任晓华）.lunwen1.

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