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复合材料在飞机、直升机中的应用


浅谈复合材料在飞机、直升机中的应用 摘 要:先进的复合材料自六十年代问世以来,由于其具有比强 度高、比模量大、可设计性强、减震性、耐疲劳性、耐腐蚀性、过 载时安全性好的优点,迅速在航空航天领域被广泛采用。本文介绍 了复合材料的发展过程,在分析复合材料在飞机上使用状况的基础 上,总结我国现阶段复合材料应用上存在的问题,并提出解决问题 的方法。 关键词:飞机 直升机 复合材料 复合材料结构修理指南 中图分类号:v25 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2013) 01(b)-0000-00 1 引言 战斗机因高性能要求,需要综合应用各种高新技术。因为先进复 合材料的崛起源于飞机结构轻质化需求,而且复合材料飞机结构要 求高,性能要求全面,设计难度大,涵盖面广,要求进行综合优化, 其设计技术代表了先进复合材料技术发展的方向。因此复合材料在 战斗机结构中的应用代表了复合材料结构技术发展的最先进水平。 2 复合材料的应用 复合材料在飞机结构中的应用大致可分为三个阶段: 第一阶段是应用于承载不大的简单部件,如各类口盖、舵面,阻 力板、起落架舱门等。对这类部件,据统计可减重 20%左右。 第二阶段是应用于承力大的结构和主结构上,如安定面、全动平 尾、前机身段、机翼等。据统计可减重 25%—30%。 第三阶段是应用于主承力和复杂受力结构,如机身、中央翼盒等, 据统计可减重 25%—30%。 2.1 符合材料在军机上的应用 先进复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成 型等许多优异特性,将其用于飞机结构上可比常规的金属结构减轻 飞机重量,并可明显改善气动弹性特征,提高飞机性能。这是其他 材料无法或难以达到的。先进复合材料的广泛应用还可进一步推进 隐身和智能结构设计技术的发展。因此,先进复合材料在飞机上应 用的部位和用量的多少已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之 一。 直升机上复合材料的用量已达到结构质量的 60%—80%,如美国的 武装直升机 rah-66,其复合材料用量达到结构质量的 50%以上,美 国的垂直起降,倾转旋翼后又可高速巡航的 v-22“鱼鹰”几乎是一 个全复合材料直升机。 2.2 复合材料在民机上的应用 从安全性和经济性考虑,复合材料在民机上的应用滞后于军用飞 机。飞机的安全性是民用飞机设计准则的基础,而市场竞争使飞机 公司更为注重飞机的全寿命成本和性能效益。波音 777 和 a340 等 飞机上的应用情况代表了当今在民机结构上复合材料技术发展的 成熟程度和应用水平。可以预见,随着军用飞机应用复合材料结构 的经验不断积累和成熟,以及成本的降低,在下一代民机上肯定会 进一步增加复合材料的应用。 3 我国复合材料的发展历程 我国从 20 实际 60 年代末开始复合材料及其在飞机结构上的应用 研究。 年代中期研制成功了第一个复合材料飞机构件--某歼击机 70 进气道壁板。 年代基本实现了复合材料的应用从次承力结构到主 80 承力结构的转变,复合材料的垂直平尾、水平尾翼、前机身等构件 已在多种型号上使用,可以小批量生产,并出版了由中国航空研究 院编写的?复合材料结构设计手册?、?符合材料连接手册?、?复合 材料结构稳定性分析指南?、?复合材料结构修理指南?,填补了国 内在复合材料规范方面的空白【2】 。标志着我国复合材料在飞机结 构中的应用已上了一个新台阶,航空先进符合材料在我国已进入实 际应用阶段。 4 我国复合材料现阶段遇到的问题 4.1 复合材料发展产业:有产能,无产量。 与发达国家相比,复合材料在我国军事领域的使用量并

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