飞机复材构件制造装备应用现状

复合材料作为现代先进飞机主结构用材已是明显的发展趋势,复材整体构件已成为现代先进飞机的最主要特征。因此,采用数字化、自动化生产工艺和装备,是促进复合材料产品降低成本,并使其得到更广泛应用的必由之路。新一代飞行器为了提高性能,降低成本,延长寿命,其零件与结构向大型化、整体化方向发展。轻质、高强的复合材料大型零件和整体构件成为了设计师的首选,复合材料的应用已从最初的次承力结构大幅扩展到机翼、机身等主承力结构。复合材料在飞机结构上的用量和由此带来的减重效果已成为衡量飞机先进性的重要标志,是世界强国竞相发展的     

大型飞机复合材料主结构的设计与发展

近几年,国外对低成本、高性能复合材料结构在大型飞机上的工程应用进行了广泛深入研究,取得了大量有工程应用价值的研究成果,具体体现在新设计飞机主要承力部件大量应用先进复合材料结构,如A380复合材料中央机翼、A400M复材翼面与机身、波音787复合材料机翼等。     

一种节油的柔性变形机翼

最近美国柔性系统公司在缩比复合材料公司的"白色骑士"飞行试验台上,完成了一项"自适应柔性机翼"技术的飞行试验。这项研制工作得到了美国空军研究实验室的支持,此前已经成功地完成了风洞试验。这种采用层流翼型的自适应柔性机翼被垂直地安装在"白色骑士"飞机的挂架上,分别在8000米和13000米高度上进行了7次飞行试验,累计飞行20小时。装在飞机尾部下方的摄像机可以使机组人员检验试     

树脂转移成形在飞机主承力构件制造上的应用

树脂转移成形在飞机主承力构件制造上的应用根据美国ＮＡＳＡ的先进复合材料技术（ＡＣＴ）计划，道格拉斯飞机公司正在用树脂转移成形法（ＲＴＭ）制造运输机的机翼结构试验件。该公司用缝编法将石墨纤维制成带有加强肋的蒙皮结构形状。成形时，先将环氧树脂膜片放入成形...     

读来读往

<正>在航空领域,复合材料的应用已从最初的次承力结构大幅扩展到机翼、机身等主承力结构,其用量和减重效果已成为衡量飞机先进性的重要标志。本刊携手JEC为读者奉上本年度新一期的复材专刊。本期中,专稿针对真空热循环对T700/3234复合材料疲劳性能的影响进行了详尽论述;封面文章介绍了大型复合材料构件固化变形分析方法研究进展;论坛以"复     

复合材料机翼下壁板对接区设计与分析

机翼对接设计是飞机结构设计的一个重要环节,其设计的好坏关系到飞机的飞行性能和使用安全性能。基于国外先进民用客机外翼与中央翼的对接结构形式,设计了两种复合材料机翼下壁板的对接形式,并对其连接强度和失效模式进行了研究。利用商业有限元软件ABAQUS结合内聚力单元模型,模拟壁板蒙皮/缘条界面的失效,并获得不同对接形式构件的脱胶起始位置;通过引入Hashin失效准则的有限元模型研究拉伸载荷下对接构件的承载能力,并校核了螺栓强度;最后,比较分析了两种构件的最终失效模式,为复合材料关键连接区的细节设计提供一种有效的方法。     

基于强度约束的复合材料机翼翼盒设计优化

提出了一个大型飞机复合材料机翼受强度约束条件下的优化问题,基于机翼结构的初步设计进行了设计优化。通过OptiStruct商业软件来完成优化过程,OptiStruct是一个效率高、精确独立的有限元求解器,目前也被广泛应用于航空航天工业中。根据设计目标,优化过程中将机翼上下蒙皮复合材料的层压厚度作为设计变量,优化后的结构重量减少了25.07%。在实际生产限制条件下,为了使设计结果趋于保守,对优化后的层板厚度进行了调整,适当增加了厚度,导致结构重量略有增加,但是最终的重量减少仍然超过20%,证明该方法在实现复合材料机翼结构的轻量化设计中具有实用性,可在机翼设计阶段的静强度评估中进行应用。     

大型民机复合材料机翼结构设计与分析

大型客机强调安全性、经济性、舒适性和环保性,这些性能上的高要求决定其对复合材料需求的迫切性和必然性.本文基于CJ828双通道宽体大型民机的设计方案,对全复合材料机翼结构进行了详细的总体设计并完成相应结构分析.根据CJ828飞机机翼的结构特征和飞行受力情况,用工程估算方法估算出机翼主承力结构几何尺寸,然后进行结构尺寸优化.对机翼蒙皮,翼肋复合材料层合板给出具体的铺层设计,建立机翼主承力翼盒有限元模型.基于HYPER-WORKS软件平台完成对机翼的静强度分析,并与金属机翼进行性能对比分析.后续完成机翼结构的固有频率计算,最后完成了机翼结构的模态瞬态响应分析.对实际工程中复合材料机翼结构设计有一定的设计参考价值.     

自动铺带技术在航空复合材料制造领域的应用

目前,复合材料已经成为航空航天领域的重要材料,航空工业的复合材料时代已经来临.以波音和空客为代表的大型客机波音787和空客A350,复合材料应用比例分别已达到和超过了50％,整个机身、机翼结构几乎全部采用了碳纤维复合材料,取得了显著的经济效益.这些大尺寸复合材料构件,均采用了自动化制造技术,机身采用自动铺丝技术,机翼采用自动铺带技术.自动铺带技术在加工翼面类小曲率复合材料构件和某些梁、长桁等复合材料构件方面具有很强优势.     

数字技术在机身复合材料上壁板制造中的应用

目前,国内飞机复合材料构件还是手工铺叠为主,无损检测基本上也是手工操作,根本不能适应我国飞机复合材料构件制造的发展,尤其是不能满足大型复合材料构件的要求,这将成为大飞机结构研制的瓶颈,必须尽快采用自动铺带、自动丝束铺放及大型自动无损检测设备,以满足我国大飞机结构研制的需求。     

大型复合材料主承力构件制造技术综述

国外大型客机上复合材料主承力构件应用状况 飞机上复合材料的应用大致分为4个阶段,首先用于受力很小的构件,如前缘、口盖、整流罩、扰流板等,用量在2%左右;     

玻璃纤维-铝锂合金层板机翼前缘结构的成型工艺研究

以机翼前缘典型件为成型目标,研究了玻璃纤维-铝锂合金超混杂复合层板(NFMLs)大曲率构件的自成形工艺。研究发现,自成形工艺可实现NFMLs机翼前缘等大曲率构件的成型,贴膜度高、厚度均匀性好、无显著分层缺陷、成型过程未形成较大的残余应力,为超混杂复合材料在飞机机翼蒙皮结构中的应用研究提供参考。     

成对使用的机翼主要构件可靠性分析

本文综合考虑了飞机构件疲劳与断裂两方面的特性,提出了在计及裂纹漏检条件下计算成对使用的机翼主要构件在任一检查周期内破断全概率的一种可靠性分析方法。并且,以某型后掠式飞机机翼主梁为例,给出了计算结果。     

X一56A：美国空军主动颤振抑制技术的新型验证机

对轻结构、大展弦比机翼布局的飞机来说,控制机翼颤振是其走向实用化的关键。为此,美国空军研究实验室（AFRL）最近启动了“多用途气动弹性验证机”（MAD）计划,并以1架新的模块化无人驾驶飞行器X一56A作为主动颤振抑制技术研究的飞行试验平台。     

树脂基碳纤维复合材料成型工艺现状及发展方向

现代飞机复合材料构件制造技术正向着以共固化/共胶接为核心的大型整体复合材料结构件为对象,以低成本为目的,以自动化和数字化制造技术相结合为手段的方向发展。     

大展弦比机翼非线性颤振分析与优化

<正>气动弹性问题一直以来都困扰着飞行器设计人员,现代飞机远没有摆脱气动弹性问题所带来的困扰,国内外研究结果表明,气动弹性优化设计能有效的改善机翼的气动弹性性能,进而提高飞机的整体性能,已成为现代飞机设计过程中必不可少的环节之一。随着先进的复合材料在飞机上得到广泛的应用,针对复合材料机翼的优化研究,得到了越来越多学者的关注。合理的优化可提高飞机发散速度甚至消除发散现象。在复合材料机翼的优化设计     

飞机装配自动制孔刀具技术研究

碳纤维复合材料与金属材料构成的性能差异的叠层构件在飞机机翼和尾舵中应用广泛,叠层构件装配过程中需要大量的铆接或螺接孔。在这些航空产品装配制孔中,最佳的工艺是在碳纤维复合材料和金属材料叠层构件上同时加工出所需要的铆接或螺接孔,这是确保叠层材料构件产品连接强度、刚度和安全性的主要手段。然而由于碳纤维复合材料层间结构特点和2种材料性能的巨大差异,制孔质量难以保证并且刀具磨损剧烈。特别是随着飞机自动制孔技术的发展,其关键技术之一就是要求在装配过程中采用一道工序同时高效加工碳纤维复合材料和钛合金以及铝合金等完全不同性质的材料。     

复合材料与B7E7"梦想"飞机

美国波音飞机公司正在发展研制B7E7"梦想"飞机(Dreamliner),现已公开宣布该机将大量采用先进复合材料,其用量将占全机结构总重的50％以上。机翼、机身等主承力结构均由复合材料制成,这将是世界上第一个采用复合材料机翼、机身的大型商用喷气客机。 波音原拟研制"音速巡航者"(Sonic Cruiser),后经论证认为对未来的客机关键是要求效率而非速度,     

飞机主承力结构细节分析

工程上往往会遇到如飞机、轮船、汽车等大型结构,对这些大型结构进行有限元分析有时须同时考虑整体以及局部。对于大型结构采用较密的网格,这样会耗费大量时间、资源等,有时会导致计算不收敛;对于局部结构须划分较细的网格才能得到局部构件的细节应力。本文采用子结构法（超单元法）对机翼整体模型中的主承力构件梁进行网格细化,其中梁筋条与肋以及梁缘条与机翼蒙皮采用钉元（弹簧元）模拟多钉连接。在危险载荷工况下对梁进行强度校核和钉载分析,结果表明子结构法能很好地反映大型结构的整体以及细节应力分布,钉元法能很好地模拟机翼多钉连接。     

A350的复合材料构件制造

A350是迄今为止被认为复合材料用量占全机结构重量比例最大的一种客机,其复合材料结构重量占全机结构重量52％,超过了波音787复合材料结构重量比例的50％.由于复合材料构件都比较大,质量要求更加严格,在设备上、工艺流程上也带来了许多新的要求,本文即对该飞机的复合材料大型构件的制造进行阐述.