复合材料夹层结构在航空领域的应用-论文.pdf

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1、复合材料夹层结构在航空领域的应用陈龙辉，付杰斌，王强，李伟东，陈里根(中航工业洪都，江西南昌330024)摘要：详细描述了复合材料夹层结构及几种常用芯材的性能特点，综合分析了复合材料夹层结构在飞机上的应用案例，对各种夹层结构芯材成型工艺的重点、难点进行了探析，得到了复合材料夹层结构的性能概况及使用工艺要求，可为复合材料夹层结构设计、制造提供参考。关键词：复合材料；夹层结构；芯材；成型工艺ApplicationofCompositeSandwichStructureonaviationChenLonghui，FuJiebin

2、，WangQiang，LiWeidong，ChenLigen(AVICHongduAviationIndustryGroup，Nanchang，Jiangxi，330024)Abstract：Thispaperdescribesthecompositesandwichstructureandsometypesofthecommoneoresindetail，comprehensivelyanalyzestheapplicationofcompositesandwichstructureonaircraft，analyzes

3、andsummarizesthekeypointsandthedifficultiesduringthecoreformingprocessofva~oussandwichstructures，SOastoobtaintheperformanceoverviewofthecompositesandwichstructureaswellastheoperatingtechnologicalrequirements，whichmaybethereferencefordesigningormanufacturingthecomp

4、ositesandwichstructure．Keywords：composite；sandwichstructure；core；formingprocess显减轻结构重量，对于结构高度小的翼面结构(尤其0引言是操纵面)，采用全高度夹层结构代替梁肋式结构能在飞机结构设计中，高结构效率的要求是设计带来明显的减重效果。人员的巨大挑战。这就要求所设计的板、壁、墙类结1复合材料夹层结构概述构在承受拉、压及剪切载荷的综合作用下不失稳，并尽可能轻、薄。传统的是用长桁和肋／框组成纵、横向复合材料夹层结构由上、下一对复合材料面板、加强件来

5、提高板件稳定性的设计方法，在飞机结构夹芯与胶粘剂组成(如图1)。这五个要素组成了一个设计中仍有一定范围的使用。同时，一些新型结构形整体的夹层结构。胶粘剂将面板和夹芯胶接成整体，式也日益被广泛使用，比如夹层结构。并传递面板和芯子之间的载荷．面板主要承受面内夹层结构指由两层或多层高强度、高模量的薄拉伸、压缩和面内剪切载荷，芯子支承面板承受垂直板间加厚度大、密度小的轻质芯材所组成的不可拆于面板的压缩应力，并能防止面板发生轴压引起的屈卸的组合结构件。由于夹层结构具有气动表面光滑、曲。夹层结构传递载荷的方式类似于工字梁，上下面刚度重

6、量比大、抗声振疲劳和抗机械疲劳性好，以及板主要承受由弯矩引起的面内拉压应力和面内剪应绝热隔声性能优越等特点，所以在飞机上获得广泛力，而芯材(腹板)主要承受由横向力产生的剪应力。应用。对于结构高度大的翼面结构，蒙皮壁板(尤其复合材料夹层结构具有如下特点：具有大的弯是上翼面壁板)采用蜂窝夹层结构取代加筋板能明曲刚度／重量比及弯曲强度／重量比：具有良好的吸44I教练机2014．NO．2●专题研究2常用芯材及其特性上面板复合材料夹层结构选用芯材不仅要有足够的强胶层度和刚度．较低的价格和较好的工艺性，还要考虑芯夹芯材与复合材料面板间

7、的相互匹配，包括与面板间的胶接性、电腐蚀性和热应力等。胶层复合材料夹层结构中的芯材主要有蜂窝和泡下面板沫蜂窝主要有芳纶纸纸蜂窝、玻璃布蜂窝和铝蜂窝泡沫主要有硬质聚氨脂泡沫和ROHACELL泡沫。2．1蜂窝芯材图1复合材料夹层结构蜂窝材料具有各向异性的特点，蜂窝因为存在声，隔声和隔热性能；具有大的临界曲屈载荷；对湿开孑L结构。不适用一些湿法工艺或树脂注射工艺(如热环境敏感，设计时要防潮密封；面板薄时对低能冲RTM树脂传递模塑)。击敏感：结构破损后修补较困难。铝蜂窝或芳纶纸蜂窝具有压缩模量高和重量轻复合材料夹层结构分为夹层板结

8、构和全高度夹的优点，它们是飞机结构上广泛使用的夹芯材料。但层结构(如图2)。在某些情况下如果面板出现裂纹和孑L隙时，水和水夹层板汽就很容易进入蜂窝，温度下降后，进入蜂窝孑L中的水被冰冻以后会发生膨胀，将破坏邻近的蜂窝孔格的粘接。降低了夹层结构的性能，这时必须对蜂窝材全高度夹层结构料进行维修。———‘铝蜂