先进复合材料在飞机结构中的应用_孙振起

《先进复合材料在飞机结构中的应用_孙振起》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、先进复合材料在飞机结构中的应用／孙振起等·６１·先进复合材料在飞机结构中的应用＊孙振起，吴安如（湖南工程学院机械工程学院，湘潭４１００１１）摘要近年来，中国正在自主研发大型商用飞机，先进复合材料以其密度小、比强度／比模量高、耐高温性能好、耐疲劳性能优越等独特优点具有极大的应用潜力。对先进复合材料在飞机上应用及其发展历程进行了全面系统的回顾与总结，指出了复合材料在应用中存在的、急需解决的问题，并全面详细地介绍了飞机用复合材料的新进展，指出了未来复合材料可能的发展趋势，以供参考。关键词复合材料飞机结构低

2、成本化中图分类号：ＴＢ３３文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－０２３Ｘ．２０１５．０１１．０１０ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎＡｉｒｃｒａｆｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＳＵＮＺｈｅｎｑｉ，ＷＵＡｎｒｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｎｇｔａｎ４１００１１）ＡｂｓｔｒａｃｔＬａｒｇｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｉｒｃｒａｆｔｉｓｂｅｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎ

3、ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙｉｎＣｈｉｎａｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈａｓｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ，ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ／ｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ，ｇｏｏｄｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ′ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒ

4、ｙａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｐｒｏｂｌｅｍｓｗｈｉｃｈｎｅｅｄｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄｕｒｇｅｎｔｌｙｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｒｅｄｅｐｉｃｔｅｄ．Ｎｅｗｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｃｏｍ－ｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒａｉｒｃｒａｆｔｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌａｒｅｓｈｏｗｅｄｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ａｉｒｃ

5、ｒａｆｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｓｔｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ［５］。６０多年来，先进复合材料在飞机结构上应用走５０年代０引言过了一条由小到大、由次到主、由局部到整体、由结构到功先进复合材料成功地作为飞机结构材料迄今有几十年能、由军机应用扩展到民机应用的发展道路。的历史。由于其本身具有的独特性能［１，２］（比强度高、比模量随着复合材料在飞机上的应用，２０世纪７０年代第一架大、耐腐蚀性能优及易于大面积整体成型等），成为继钢、铝、全复合材料的飞机出现了，它们都是一些小型的娱乐用或特钛合金之后第四大航空结构材

6、料［３］。作为２１世纪重要的航技飞行用飞机［６］，这些飞机大部分采用胶接和共固化结构，空材料，复合材料在大型飞机结构上用量迅速上升，这表明：紧固件用量很小，高效的空气动力学设计，加之质量轻，使这（１）复合材料的基础研究近年来取得了实质进展；（２）结构设些飞机有很好的速度与敏捷性［７］。复合材料首先在一些次计手段与验证技术的进步；（３）材料性能的提高和规范的完要的、非承载结构上有限地应用，如舱门、整流罩、方向舵、扰善［４］。复合材料的用量已经成为飞机先进性的一个重要标流板等，以收集相关的实验数据及飞行

7、数据；接着，在前期应志。用的基础上，在大型飞机上推广应用复合材料。２０世纪７０复合材料种类繁多，按其用途可分为结构复合材料和功年代末８０年代初，复合材料被设计人员作为重点考虑在飞能复合材料。目前复合材料在飞机中的应用主要利用了其机次承力部件上使用，如垂尾翼、平尾翼、方向舵等，例如Ｆ－优异的力学性能，绝大多数属于结构复合材料，主要用作承１５、Ｆ－１６、Ｆ－１８以及幻影２０００等均采用复合材料尾翼。力和次承力结构。功能复合材料主要利用材料的电学、磁随着人们不断增长的航空旅行需求、燃料价格的上升、学、光学

8、、声学等性能以及摩擦性能、阻尼性能、化学分离性航空公司追求利润以及降低运营成本的需要，利用复合结构能等，也有着广阔的发展前景。本文主要论述结构复合材料材料替代金属材料给飞机减重变得尤为迫切。２０世纪８０年在飞机上的应用。代复合材料开始应用于机翼、机身等主要的承力构件，受力很大，规模也很大。例如，波音７３７的水平舵采用了三明治１复合材料在飞机结构上的沿用历史及现状复合结构，接着空客Ａ３２０开始大规模使用复合材料，它的水先进复合材料第一次被用于飞机上可以追溯到２０世纪平舵