航空领域复合材料的机械加工技术探析

近年来,复合材料在航空领域上已获得大量应用,可实现飞机结构相应减重25％～30％.在民用飞机波音757、波音767、波音777、A300、A340上,复合材料用量已占飞机全部用料的11％～20％.商用飞机波音787上大量使用CFRP,已占飞机体积的11％,占结构件重量的50％.波音787每年所用的燃料费,比波音767减少500万美元.A380的机身、机翼板,采用大量的复合材料制造.武装直升飞机AH-60、NH-90、V-22、RAH-66上,从整流罩、地板、壁板等次承力结构到旋翼框架等主承力结构上都使用复合材料,且高达飞机重量的50％.     

航空锻造技术的应用现状及发展趋势

随着航空产业的不断发展,对航空装备极端轻质化与可靠化的追求越来越急迫,对材料和锻件的性能要求(如比强度、强韧性)也越来越高.钛合金、高温合金等材料的应用日益广泛,以航空工业为例,F-22和F-35飞机钛合金用量已分别高达39％和27％,先进航空发动机中高温合金和钛合金锻件重量占发动机总结构重量的55％～65％[1].而高温合金、钛合金属于难变形材料,即加工参数范围狭窄、变形抗力大、组织性能对加工过程十分敏感.所以锻造技术在航空制造领域的应用相比其他工业领域难度较大.     

复合材料雷击损伤超声成像检测

复合材料因其减重和卓越的综合性能和制造工艺优势,已经在飞机领域得到广泛应用,特别是在新型飞机设计研发中,复合材料装机用量已成为飞机先进性的重要标志和提升市场竞争力的技术筹码.例如,波音787飞机复合材料用量达到结构重量的50％[1].但一旦复合材料内部出现损伤时,可能会影响其力学性能和结构安全性.因此,一直以来,有不少的业内专家和学者在研究损伤对复合材料性能的影响[1-6].在众多的复合材料损伤中,雷击损伤是业内高度关注的一种损伤形式.     

高性能热塑性复合材料在大型客机结构件上的应用

先进复合材料已经成为大型客机的首选结构材料,其用量占机体重量的百分比更是成为衡量民机先进性的一项重要指标[1-2].目前,波音公司最先进的飞机波音787上复合材料用量占结构总重量的50％;而空客公司A350飞机上的复合材料用量也由原先的37％增加到现在的53％.尽管两大飞机制造公司对复合材料在飞机结构减重方面取得的效果表示满意,但仍对选择金属还是复合材料存在强烈抗争,对复材在飞机上用量的进一步扩大持谨慎的态度,原因是目前飞机结构上广泛使用的复合材料主要是热固性树脂基复合材料,其材料制造成本较高,且制造过程使用的预浸料/热压罐技术也非常昂贵.     

针对钛合金材料开发的瓦尔特刀具

根据飞机制造商的信息,现在使用钛合金的工件比以往翻了2倍多.新型飞机如波音787或空中客车A350 XwB等,所使用的钛合金材料已占到15%～20%,而以往的飞机使用的钛合金材料仅占到7%.不仅如此,随着钛合金工件需求的增多,具有高耐温性的Ti6Al4V合金、新型Ti5553(Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)材料显得日益重要.     

GE航空复合材料无损检测产品创新不断

近年来，复合材料在飞机上获得了广泛应用。目前，西方国家军机上复合材料的用量约占全机结构重量的20％～50％，复合材料在民用飞机上的使用也以波音787“梦想”飞机和空客A350XWB为极致，均超过了50％的应用率。中国商飞研制生产的C919大型客机的复合材料应用率已接近15％，前不久交付的中央翼盒、襟翼部段，除金属肋外，全部采用了先进的中模高强碳纤维／增韧环氧树脂复合材料制造。     

民用飞机设计参考机种之一AIRBUS A300中短程双发涡扇运输机

A300B为双发涡扇宽机身中短程客机,由法、德、英、荷兰和西班牙等国飞机制造商共同研制的.目前已生产有A300B1、A300B2和A300B4等多种型别.该机虽然是西欧几个国家联合设计制造的第一个民用飞机型号,但非常成功,至今仍在航线上使用.在中短程客机中,它是波音飞机的主要竞争对手.     

超大型复合材料机体部件应用技术的新进展——飞机制造技术的新跨越

从超大型复合材料部件在军/民用飞机上的应用进展入手,重点介绍了复合材料在波音787机体主要结构上的应用,给出了机身复合材料部件应用的特殊性及空客公司对其所持的争议。分析了波音和空客公司在复合材料应用方面的竞争,分别以波音787和空客A380为例介绍了两公司相应的技术策略：机体整体复合材料部件制造技术和大型复合材料壁板组装成机体技术,以及迫于竞争的压力,空客公司新的应对措施,即采用全复合材料机身壁板结构,将复合材料在A350-XWB上的用量提高到52％。最后总结了复合材料部件设计制造的独特性和复杂性,并得到对中国研制大型飞机的启示。     

复合材料自动铺带技术应用及方案示例

大飞机复合材料的应用 国外大型军用、民用飞机中复合材料构件的比重迅速增加,波音787的复合材料构件已占结构重量的50%以上,A350复合材料构件将占结构重量的52%,俄罗斯开发中的MC21,复合材料用量也将占结构重量的40%-45%,A400M军用运输机上复合材料用量已达结构重量的35%.     

综合信息

西飞公司交付首架波音737飞机水平安定面 西飞公司转包生产的首架波音737飞机水平安定面日前正式交付,这是我国航空工业转包生产的又一重要成果。 1992年6月19日,西飞公司隆重举行首架波音737飞机水平安定面交付仪式。波音民用飞机公司执行副总裁DRYDEN先生、波音民用飞机公司国际销售副总裁KING先生、陕西省人大常委会主任李溪溥陕西省副省长郑斯林,航空航天工业部民机司副司长郑作棣为波音737飞机水子安定面揭幕。西飞公司总经理王秦平、波音民用飞机公司执行副总裁DRYDEN先生、中航技高级工程师顾德邻、波音民用飞机公司采购部海外生产主任WHITE先生分别讲了话,航空航天工业部计划司总工程师顾仲潮宣读了航空航天工业部副部长何文治的贺信。 1989年12月,中国航空技术进出口公司、西飞公司和美国波音公司正式签订了波音737飞机水平安定面转包合同。从合同签订到制造出首架合格产品,共用了两年半的时间。首架波音737飞机水平安定面的交付,是西飞公司和波音公司友好合作的又一新的重要成果,它标志着双方合作又有了进一步发展。