大型飞机结构复合材料相关技术基础.pdf

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1、CompostceManufacⅢng"rechnologyforLargeCommerclaIJel大飞机复合材料制造技术大型飞机结构复合材料相关技术基础TechnicalBasisforLargeAircraRStructuresofComposites江西洪都航空工业集团有限责任公司龙国荣国内飞机环氧树脂基复合材料在30多年的发展历程中，在材料．设计、制造、检测等工程链方面积累的工程应用经验和所形成的标准规范，可为大型飞机复合材料结构应用的扩大提供有益的借鉴。国内乜机环氧树脂基复合材料在30

2、多年的发展历程中，在材料、设计、制造、检测等工程链方面积累的工程应用经验和所形成的标准规范，可为大型飞机复合材料结构应用的尼国=。．：。。⋯．．；。。：、：州。扩大提供有益的借鉴。毕业于西北工业大学高分子材料⋯7“‘”“1一⋯⋯2。专业，工学硕士，江西洪都航空工业集1975年，复合材料(这里指碳纤团公司副总工程师．研究员级高级工维增强环氧树脂基复合材料)首次程师一中国复合材料学会理事·南昌航在国内某型飞机上应用，拉开了复合詈奎学0量奎尝黧矍薹萎秀留呈材料作为飞机结构用材的序幕。之30回国人员．享受

3、政府特殊津贴。多”。⋯”“。”“””4⋯’”“’””‘。年来，一直从事环氧树脂体系的研究后，以环氧树脂体系为基体的碳纤维和改性及其复合材料结构件的制造技复合材料技术得到了系统的研发和术。参加过多个型号的研制工作-主批量的应用。在此过程中，结合热压誓莒量鎏篓孝票跫曼是患薹星家耋罐法共固化、共胶接、二次胶接成型明奖三等奖1项、部级科技进步一等1⋯“““⋯、“’““、一⋯“““7“1奖1项、二等奖2项，三等奖4项：部工艺的特点，开展了树脂体系的增韧级型号及预研二等功2次、三等功3和工艺优化、变形控制技术

4、、工艺过次·发表过多篇有关树脂基复合材料程数值模拟、结构连接技术、在线监方面的论文。控技术、成型模具设计制造、损伤修复、结构件自动化无损检测技术等方面的研究；世界领先的复合材料专用设计／制造软件Fibersim在工程应用中取得了一定的效果，复合材料结构设计／制造数字化生产线正在打通，设计制造能力不断增强，可以说，以环氧树脂体系为基体的复合材料结构在大型飞机上扩大应用的时期已经到来。本文着重介绍环氧树脂基复合材料方面的技术基础情况，意对国内大型飞机复合材料结构设计中涉及的国内复合材料某些工程问题提供

5、探讨的基础。批量的环氧树脂基复合材料结构件经过了多年的使用考核环氧树脂基体以其综合性能优异、工艺性好，价格低等诸多优点，2010年第1期·航空制造技术49在马赫数1．5以下飞机上的用量远远大干双马来酰胺树脂基体，以A400M、波音787飞机为例，复合材料分别占飞机结构重量的36％和50％，其中，复合材料结构基本为环氧树脂基类。近年来，针对环氧树脂基体韧性不足、耐湿热性较差的问题，国内相关单位开展了多方面的改性研究，使其复合材料冲击后的压缩强度达到了250MPa以上，复合材料饱和吸湿后120℃下的综

6、合性能的保持率均与国外同类树脂体系相当。其多墙式复合材料层压板共固化、共胶接结构，全高度蜂窝夹层结构已在马赫数1．5以下的飞机上得到了工程化应用，并且有的复合材料结构经过了近20年的使用考核，质量情况保持良好。疲劳试验的结果表明，在给定的设计载荷下，复合材料结构件30年的飞行寿命是可靠的。使用经验表明，这类复合材料是一种性能优异的材料，它已经逐渐开始走向成熟。碳纤维织物增强的5224环氧树脂基复合材料结构已经在直升机上得到了大量的使用，单向碳纤维增强的NY9200环氧树脂基复合材料结构在近400架

7、飞机上应用，另外，在飞机结构上开始采用的BA9916和5228环氧树脂基体系，这些应用所沉淀的工程经验均可以为国内大型飞机复合材料结构选材提供有益的参考和借鉴。环氧树脂体系对碳纤维品种适应性研究在国内也取得了成果，特别是国产碳纤维增强的环氧树脂基复合材料已通过了一系列性能考核。以NY9200环氧树脂体系为例，与纤维界面有关的复合材料0。压缩和面内剪切性能与国外同类纤维增强的环氧树脂基复合材料相当(见表1)，界面破坏形貌基本相似(如图l和图2所示)，并开始进入飞机结构上的应用。50航空制造技术·20

8、10年第1期表1两种复合材料性能比较热压罐成型方法形成了完整的生产线为了满足飞机树脂基复合材料的发展，据不完全统计，国内航空主机制造企业已有热压罐30余台，其中1／3是从国外进IZl的，生产面积达20万m2，大多数设备的技术参数和厂房条件可满足民机复合材料结构件生产的要求。以此成型方法为基础，在材料改性、工艺参数优化、厚度尺寸和变形控制、模具设计及制造，无损检测、损伤修复等方面进行了大量的实验研究，其成果在T．程化中得图1T300纤维增强复合材料断口形貌1112CCF300纤维增强