复合材料在飞行器制造中的应用

《复合材料在飞行器制造中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1.5复合材料构件在飞行器上的应用先进复合材料技术的实际应用在飞行器设计与制造中具有重要的地位。这是因为复合材料的许多优异性能，如比强度和比模量高，优良的抗疲劳性能，以及独特的材料可设计性等，都是飞行器结构盼望的理想性能。高性能飞行器要求结构重量轻，从而可以减少燃料消耗，延长留空时间，飞得更高更快或具有更好的机动性；也可以安装更多的设备，提高飞行器的综合性能。1减轻结构的重量可大大节约飞机的使用成本，取得明显的经济效益。据国外有关资料报告，先进战斗机每减重1kg，就可节约1760美元。西方国家在很短的时间内就实现了从非受力件和次受力件到主受力件应用的过渡，无论是用量还是技术覆

2、盖面都有了很大的发展。目前正在研制的战斗机中所使用的复合材料可占飞机结构总重量的50%以上。飞机隐身技术的发展与应用，进一步扩大了对复合材料技术的需求。在继民用飞机中出现全复合材料飞机（如LearFan2100，Starship和Vayager）之后又出现了全复合材料机身的隐身轰炸机B2。此外，也只有采用了复合材料，才使前掠翼得以在X-29上实现。2LearFan21003B2隐形轰炸机4苏－44苏－47前掠翼具有许多突出的优点。前掠翼在高攻角时有更好的稳定性和可控性,可增大飞机的转弯角速度;阻力小;不会出现翼尖气流分离现象,故可增大升力,从而显著提高飞机的升阻比;另外还可改

3、善布局,减小迎面对雷达波的反射面积。567F-18战斗机89波音767客机1011TAG公司推出全复合材料机体无人直升机12F-2213从国内情况看，当前国内飞机型号应用复合材料的比例越来越高，应用复合材料的部件越来越大，复合材料构件的结构也越来越复杂，复合材料构件已经逐步从次承力构件到主承力构件转变，复合材料的垂直安定面、水平尾翼、前机身、舱门、整流罩等构件已在多种型号飞机上使用并形成了批量生产能力。机翼、旋翼等主承力构件也已经在小批量生产。14目前国内复合材料在飞机上应用最多的是新研制的中、高空长航时无人机，其机体复合材料的使用量达到70%，机翼翼展18米，为全复合材料结

4、构；其中，机翼整体盒段运用设计工艺一体化技术，将机翼的前、后梁，上蒙皮和所有中间肋整体共固化成型，在复合材料应用技术上有所突破。在自行设计制造的某新型武装直升机上，大量采用了复合材料，其机身结构、主桨叶、尾桨叶和尾段为全复合材料结构。15长航时无人机某新型武装直升机1617记者在哈航集团的生产车间里看到，工人们正在模具上进行“铺层”工作。几名工人首先将一种薄得像布一样的特殊材料铺在模具上，然后在上面刷上一层特种胶水，随后再铺上一层“布”。在铺了若干层“布”后，经过固化、成型，制成特殊复合材料。最后将根据尺寸要求，加工出具有流线形的壳体——整流罩。哈航集团为波音公司生产的整流罩

5、将用于“波音787”机体和机翼的结合部，可将裸露在机体外面的某一部件或装置封闭起来，起到保护与减少空气阻力的双重作用。1819202122232425262728密度1.6复合材料的性质:性能比较29拉伸强度30弹性模量31比强度比模量32比强度和比模量高材料的强度除以密度称为比强度；材料的刚度除以密度称为比刚度。这两个参量是衡量材料承载能力的重要指标。比强度和比刚度较高说明材料重量轻，而强度和刚度大。这是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求。现代飞机、导弹和卫星等机体结构正逐渐扩大使用纤维增强复合材料的比例。33耐疲劳性能好一般金属的疲劳强度为抗拉强度的40～

6、50%，而某些复合材料可高达70～80%。复合材料的疲劳断裂是从基体开始，逐渐扩展到纤维和基体的界面上，没有突发性的变化。因此，复合材料在破坏前有预兆，可以检查和补救。纤维复合材料还具有较好的抗声振疲劳性能。用复合材料制成的直升飞机旋翼，其疲劳寿命比用金属的长数倍。34减振性能良好纤维复合材料的纤维和基体界面的阻尼较大，因此具有较好的减振性能。用同形状和同大小的两种粱分别作振动试验，碳纤维复合材料粱的振动衰减时间比轻金属粱要短得多。35过载安全性好在纤维增强复合材料的基体中有成千上万根独立的纤维。当用这种材料制成的构件超载，并有少量纤维断裂时，载荷会迅速重新分配并传递到未破坏

7、的纤维上，因此整个构件不至于在短时间内丧失承载能力。36耐热性能好在高温下，用碳或硼纤维增强的金属其强度和刚度都比原金属的强度和刚度高很多。普通铝合金在400℃时，弹性模量大幅度下降，强度也下降；而在同一温度下，用碳纤维或硼纤维增强的铝合金的强度和弹性模量基本不变。复合材料的热导率一般都小，因而它的瞬时耐超高温性能比较好。37各向异性及性能可设计性各向异性是复合材料的一个突出特点，与之相关的是性能的可设计性。复合材料的力学、物理性能除了由纤维、树脂的种类及体积含量而定外，还与纤维的排列方向、铺层顺序和层