国外飞机先进复合材料技术

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1、国外飞机先进复合材料技术AdvancedCompositeTechnologyofForeignAircraft中航工业北京航空制造工程研究所刘善国中航工业北京航空制造工程研究所研究员。长期从事复合材料技术和航空工艺研究。发表《国外飞机先进制造技术发展趋势》、《先进飞机装配技术及其发展》等多篇论文。并主持《伊尔76工艺分析》、《国外飞机自动化装配技术选编》等著作编写。先进复合材料比模量、比强度高(见表1)，抗疲劳、耐腐蚀、可设计和工艺性好，因此复合材料受到飞机结构设计师的青睐，当前飞机整体复合材料结构技术成为了发展

2、的重要方向。数十年来欧美发达国家实施了26航空制造技术·2014年第19期国外复合材料技术较系统的持续发展计划促进了高性能碳纤维、高温高韧性树脂基体和先进的复合材料自动化制造技术、液体成形技术不断发展，推动了复合材料整体结构件在飞机上的应用。大幅提升了新一代飞机复合材料用量。国外飞机结构复合材料技术的发展可作为我国新一代飞机结构采用复合材料技术的借鉴。由政府和军方组织、高校与科研机构参加的多个复合材料发展计划。这些计划的实施突破了航空复合材料结构设计、材料、工艺等关键技术，推动了复合材料技术的迅速发展，起到了显著的

3、效果。国外复合材料研究计划及应用为了推动复合材料在飞机上大量应用，欧洲和美国从1986年开始先后启动了TANGO(TechnologyApplicationtotheNear-termBusinessGoalsandObjectivesoftheAerospaceIndustry)、ALCAS(AdvancedandLowCostAirframeStructure)、ACT(AdvanceCompositeTechnology)和CAI(CompositeAffordableInitiative)等计划，见表2。通

4、过上述计划的实施，大幅提升了复合材料在飞机结构上的用量，F35复合材料用量达到结构重量的表1不同材料性能表比强度，比模量／材料密度，(g．cm-3)拉伸强度／MPa拉仲模量，GPa(^鲴阻字_c函(MP啦‘·c呐钢7．8110021014127铝2．75007518528钛4．5150012033327CFRP1．5l600-3000130一180l067～200087～120表2国外复合材料研究计划获得高性价比的飞机复合材料结构产品。先进碳纤维和基体树脂美国飞机能效计划加速复合材料在飞机舵面、机翼和机身等结1高性

5、能碳纤维1976～19865亿美元构上的应用，大幅降低飞机燃油成本日本和美国等发达国家的碳纤美国维已经形成了系列化的生产供应体实现先进复合材料设计理念和低成本制造技l996～2(砌61．52亿美元术质的飞跃．使复合材料朋量达到飞机结构材料系。最具代表性的是Et本东丽公司重量的60％，综合成本90％形成了从T300到T1000的T系列美国碳纤维产品，东丽公司的碳纤维产品进一步扩大复合材料在主承力构件的应用范围．完成全尺寸复合材料机翼盒段的设计和主要分为3个系列：T系列(T300、1992～20024．34亿美元地面试

6、验验证，为大型客机飞机复合材料机T400、T700、T800、T1000)碳纤维、翼复合材料结构应用提高技术储备M系列碳纤维和MJ系列碳纤维。通过4个验证平台，采用复合材料和先进金欧洲美国Hexcel公司20世纪70年代开200l～2()050．85亿欧元属材料和制造技术进行技术验证，实现目标材料计划(TANGO)发了AS系列PAN基标准模量碳纤减重20％．降低成本20％维(包括AS4、AS4C、AS4D及AS6等欧洲碳纤维)，还开发了IM系列PAN基选用2种飞机机身和机翼4验证平台进行验的机体结构计划2005-2

7、009I．Ol亿欧元证，实现复合材料在主结构上高质量、低成本碳纤维，形成了IM6、IM7、IM8、IM9、应用，使复合材料用量达到飞机结构重量的IMl0等系列产品，见表3。20％～30％，减重20％一30％，降低成本0—20％目0-—3l蕊强豳疆圈嗣日鞋醅T300BHTAT700SC‘r7()()GCT800HT8()oSAS2CAs4AS4CAS4DAs7IM2AIM2CIM6IM7lM8IM9IMl035303920舢49(m5490588044404460437047504830545057205740576

8、06102614069642301．52351．72302．12402-22941．92942．022l1．923l1．823l1．8245I．824l1．82761．82961．92791．92922．03031．83041．93032．1了标准韧性、中等韧性、高韧性和超高韧性树脂基体系列。基本型环氧树脂基复合材料(标准韧性)的CAI值大约为100MPa～