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飞机复合材料整体结构的制造技术
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德国公司飞机部.
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一二、旰维增强复合材料
、前言
在飞机制造中应用高性能纤维增强复台材在飞机上的应用
料, 展初主要着眼于技术可行性和最大限度的由于飞机结构轻量化要求, 以及先进的高
藏重研究。这期间. 不但验证这种材料几乎性能复合材料所特有的优异强度和刚度, 使复
。但是, 选用
上实现了用于这些结构的愿望。从技术观点来原刚主要还是根据结构件的要求。
看, 目前纤维增强复合材料已成为举足轻重的. 材料要求
飞机结构材料。目前, 高刚性纤维增强复台材料如碳纤维
但是, 在复台材料的价格发展上, 尚未达和芳族聚酰胺复台材料, 能够较广泛地满足飞
到最初的乐观预计,同其相竞争的金属材料比, 机结构件的各种要求至于其他的聚合物、陶
仍然存在着材料成本高的严重不足。因此,只瓷和金属纤维应用, 目前暂且不多。但是, 对
有大幅度降低复台材料构件的制造费用,才能于特殊用途如雷达目标显示特性小和高温
平衡或者弥补这一欣点, 从而达到在飞机上增应用,将来会增加其使用比例。
大复合材科结构应用比例所必需的经济性。目前,在基体材料方面,热同性聚合物,
由于种种原因, 目前纤维复合材料加工中如环氧树脂和双马来酰亚胺占优
手工劳动量很大的状况不会太长。这就为纤维势。至于将来是否还采用热固性复合材料构
增强复合材料构件生产广泛实现机械化和自动件,现在还很难预测,不过,要完全淘汰热固
化提供了良好的前提条件。这样可使它的加工性塑料也是不可能的。但是, 随着高速飞机热
成本达到具有竞争能力的目标,进而使其减重载荷增加,则应立足于将来大量使用陶瓷和金
能力更具有广泛的吸引力。属基复合材料。
下面通过典型的飞机复台材料结构来阐述预计, 在不久的将来碳纤维或芳族纤维聚
它的加工技术, 并指出实现工业化生产的步酰胺复合材料,如和系列,将会占主
骤。导地位。由于在飞机制造中碳/聚酰胺复合材
电七七七七七七七七七七电七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七
果表明计算是可能的并且是有意义的。些限制必需在进一步的研究中探讨。
在计算旋翼桨叶低马赫数流动时,.收敛速蒋林波译白德国公司年
度沿展向不是常数。在一定的条件下,有可能“研究与发展报告, 徐德康校
出现内侧桨叶部分不可能有收敛解的情况。这
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料占有显著地位, 所以下面介绍主要以它及其高性能外,还应考虑下述三个基本问题:
等宽度纤维布或单向预浸带半成品为主。由于材料费用高,应努力降低复台材
. 结构要求料结构的制造成本。这不仅指单件制造费用,
飞机的薄壁结构件往往在稳定性上要求很而且还与装配有关因此, 要达到降低费用的
严。在这方面先进复合材料的高弹性模数很有目的, 唯一的途径是进一步实现机械化和自动
益。. 还需要额外增强。化。这样还可以改善质景稳定性减少装配费
对于平面构件如承力钒身装皮及机翼和操用的办法是尽量提高构件整体化, 也就是减少
纵面蒙皮, 要么选用爽芯结阳, 要么选啊直零件和紧嗣件数量。后暂还可减轻结构件重
接加强的型面结构。量。
由于各种原固, 型面加强齄结构比夹芯结为了保持复台材料结构轻于金属结构
构优越至少大承力结构如此。目前在一个的优点,复合材料构件应当是减重的、但通常
或两个方向上用而加强筋的碳纤复合材料又是复杂而精细的设计在考虑成本的情况
蒙皮已是飞机外蒙皮和内部结构的典哩形式下, 一种受欢理的明显简化设计会达到减轻重
虽然下面所涉及的问题剐缝着上’主典跫结‘, 量的:
但这里讨论的方法也可以泛用于夹芯结构面由于材料昂贵,应尽量提高材料利用
板的生产和型面加强筋的制造。率。就是说制造构件耐碎片一定要最少。特
. 飞机制造和纤维复合料特有条件别是在受料重复科用可能性漫小的情况下, 如
飞机制造的特点是批量小,而且生产延续热固性复合材料情况那样。
时间长。为使生产成本达到最合理,必须提高
生产方法和生产设备的柔性, 以适应这种局三、飞机复合材料结构的帝】造
面。由于减轻飞机结构重量会导致其安全系数飞机复合材料构件主要分成两类:
减小, 因此对可重复生产构件的质量要求很兜芯结构: 全夹芯夹芯蒙皮
高。这样,制造中的贡量保证费用、包括构件整体结构: 型面加强筋非加
特性的跟踪, 也就相当商。强蒙皮;型面加强筋蒙皮。
在选用复合材料对, 还碰考虑到它将取消本文重点介绍碳纤维复合材料整
金属材料通常存在的半成