“全复合材料直升机”发展中的问题与挑战

复合材料由于强度高、重量轻等优异性能,在直升机的研制中应用进展很快。如今,复合材料已成为制造旋翼桨叶及桨毂的标准材料,甚至已出现了“全复合材料直升机”。但稍加分析就不难看出“全复合材料直升机”目前还不是直升机研制行业的主流。对它的前景,也还有一定的争议。 “全复合材料直升机”一般是指复合材料结构重量占全机结构重量达到5O%以上或占机身结构重量达到8O%的直升机。     

液态成型复合材料在直升机上的应用

自20世纪60年代以来,高性能树脂基复合材料在直升机结构中的应用获得了迅速发展,传统的预浸料-热压罐成型复合材料在直升机结构上已取得了大量应用,对结构减重、性能提升起到了显著作用。但是,随着复合材料技术的发展以及直升机对低成本、整体成型技术的强烈需求,低成本液态成型复合材料逐渐在直升机上获得应用,其应用水平及应用效果也不断提升。以RTM、VARI两种典型的液态成型技术为主综述了液态成型复合材料在直升机上的应用,并对新型的液态成型工艺进行了介绍,以期能为直升机设计人员和复合材料工艺人员提供选材及工艺方案方面的技术支撑。     

发展我国航空复合材料应用的途径

 随着复合材料在航空、航天界使用历史的延续,它的优越性日益为人们所认识。复合材料比强度、比刚度高,耐疲劳性能好,具有可设计性,可以整体成形,从而可以减轻飞机重量,节省燃油消耗,提高飞机性能,延长飞机寿命,减少制造工时,降低维修费用。这不仅给航空界带来技术效益,也带来了经济效益,使复合材料在航空上的应用具有很大潜力。预期到九十年代,复合材料在军用飞机上的用量将占飞机结构重量的40～50％,在民用机和直升机上的用量将分别占60％和80％。     

直升机复合材料夹层结构边用轻质高刚性SynCore胶膜应用验证研究

随着复合材料夹层结构在直升机上应用越来越广泛,其结构边设计极为重要,既要满足零件连接和气动外形设计要求,又要尽可能地实现轻量化设计目标。本文设计了典型层压板元组件试验件,通过试验与理论相结合的方法,对SynCore胶膜材料进行了应用验证研究。结果表明：HC 9823.1 K20 aero胶膜的元组件试验数据稳定可靠,用挤压强度44.8MPa可作为直升机复合材料夹层结构设计与强度校核的参考依据     

复合材料旋翼结构优化设计技术及立用

简单介绍了几种实用的直升机复合材料旋翼结构优化设计技术及其应用情况,并对相关优化技术研究和应用过程中应注意的问题进行了阐述,同时介绍了优化设计技术在复合材料旋翼结构设计中的应用前景.     

世界最轻的直升机问世

由台湾纬华直升机股份有限公司开发研制的全复合材料结构超轻型直升机ULTRASPORT系列已经问世,见图1。该公司于1990年成立并投入发展,1993年7月研制成功并首飞,单座的254型重量仅115公斤,实用的331型也仅150公斤,应该说是世界上最轻的直升机了。     

HyperWorks复合材料CAE仿真建模、分析与优化

复合材料比强度、比模量高,耐腐蚀、抗疲劳,所以在结构重量要求越来越严格的航空航天领域得到了越来越多的应用.但复合材料在设计制造中还有很多难点,设计中需要大量试验件测试,成本很高.CAE仿真及优化是相对低成本解决各种技术难题,合理设计复合材料,缩短研发周期的重要技术手段. 复合材料的大量应用是飞机结构设计中的一个主要趋势.根据空客的数据,A350XWB全机使用53％复合材料.     

环氧树脂基直升机复合材料耐坠性性能试验研究

本文主要以目前用于国内直升机结构设计的复合材料为对象,针对不同增强材料和基体材料进行复合材料耐坠性性能的研究,了解复合材料的吸能机理与影响因素,对薄壁管形复合材料件进行了树脂基体及增强材料对吸能性能的影响的较为全面和系统的研究,并建立起评价复合材料吸能性能的三个主要指标,即峰值压溃应力、平均压溃应力和比吸能率,对满足先进军用直升机的复合材料结构的耐坠性要求,改进复合材料结构的耐坠性性能,优化耐坠性结构形式提供了参考.     

基于参数化组件定义的复合材料旋翼桨叶结构优化设计

 为提高直升机复合材料旋翼桨叶结构设计效率,依据实际工程应用情况,提出了一种基于参数化组件定义的复合材料旋翼桨叶结构优化设计方法。以C型梁复合材料旋翼桨叶为研究对象,建立以精确的桨叶组件定义参数为设计变量的剖面优化和整体优化模型,通过桨叶的剖面优化确定出整体优化的初值,再由桨叶整体优化实现桨叶结构的最优设计。最后对某型主桨叶进行结构设计实例验证,结果表明该方法能够有效地实现直升机复合材料旋翼桨叶结构优化设计。     

某型通用飞机复合材料机翼结构的优化设计

正与金属材料相比,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形等许多优异特性,越来越多地应用到飞机结构上。理论分析表明,采用复合材料制造飞机主体结构可以使结构重量减轻20%~30%。结构重量的减轻导致所需的机翼面积减小、所需推力减小,从而使发动机重量减轻,进而提高发动机燃油使用效率、减低油耗。结构重量减轻30%,燃油消耗可以降低7%~15%,直接降低了运营成本。因此,研究复合材料机翼结构优化     

直升机复合材料构件声与超声检测技术的应用

直升机复合材料无损检测标准体系的建立是非常有必要的,统一检测标准、统一检测技术、统一检测方法,只有形成行业标准,才会加速推动复合材料的发展。由于复合材料在直升机上的大量应用,为满足设计质量上的要求,必须有相应的超     

直升机史话(长篇连载之十)

第二十九回战火起硬甲铁鹰更受宠暗争斗先进武直再发展前面几回,咱们介绍了新型复合材料在直升机上的应用,直升机旋翼系统的新技术以及原理上全新的旋翼航空器发展的坎坷道路。从这一回开始,咱们简单介绍一下先进武装直升机在阿富汗战争和海湾战争中的使用概况,介绍一下世界上比较著名的典型专用武装直升机。     

PMI泡沫发展现状及其在直升机上的应用

对PMI泡沫的制备工艺、性能特点以及国内外发展现状进行了简要综述,重点对其在直升机上的应用进行介绍,以期为材料研究人员和直升机复合材料结构选材用材提供帮助。     

金属基复合材料在直升机上的应用

金属基复合材料的制造和使用有很长的历史,随着近代工业的发展得以迅猛的发展和进步。由于金属基复合材料可以通过两种或两种以上材料的复合来达到比重小、比强度好、比刚度高、耐疲劳、抗高温、抗腐蚀等性能要求。因而在航空工业方面得到了迅速的推广,尤其是在直升机上的应用更为广泛。     

复合材料雷击防护及电磁屏蔽技术在直升机上的应用

随着复合材料在直升机上应用的增多,人们加大了对复合材料防雷击和抗电磁干扰的研究。目前主要的防护手段是在复合材料表面增加导电结构,未来则可能将导电材料直接融入到机身结构中。     

直升机复合材料导电结构制造工艺

碳纤维复合材料的低电导率,使得直升机碳纤维复合材料结构加装的通信设备受到了影响,形成杂波,在一定程度上影响了通信设备的使用效果。为提升直升机碳纤维复合材料结构连接的导电率,以直升机复合材料尾梁为研究对象,通过提升复合材料尾梁设备接口与复合材料尾梁结构的接触性能以及复合材料尾梁自身的电导率,来大幅提升直升机碳纤维复合材料结构的导电率。经过多次验证并装机验证发现,直升机复合材料尾梁导电材料需连续,导电结构长度与电阻具有线性关系且可以通过对设备接口进行预处理的方式提升直升机复合材料尾梁的电导率。具体操作:(1)在导电方向上应连续铺放铜网,以保证导电结构的连续性;(2)在与其部位的成部件导电连接时,用于连接的铜片需要进行预处理,再与铜网进行锡焊连接,可以获得效果稳定的导电界面;(3)导电效果与导电通路的长度和预处理质量相关,基本属于线性关系。     

复合材料纤维缠绕技术在直升机上的应用

自20世纪70年代以来,复合材料在航空航天结构上的应用得到了迅速发展,特别是在直升机上的应用受到很大的重视.伴随复合材料制造技术的发展,尤其是复合材料整体设计/成形技术(称大模块或融合体成形技术),如复合材料纤维缠绕整体成形技术等获得了很大发展和应用.在诸多复合材料成形方法中,缠绕技术能较好地实现低成本和高效率的结合.本文就纤维缠绕技术在直升机上的应用前景作了些探讨.     

复合材料在美国空军导弹上的应用

复合材料在美国空军导弹上的应用石文复合材料在固体导弹发动机壳体以及弹翼上的应用已有２０多年的历史。发动机壳体主要用的是碳／环氧复合材料；弹翼主要用的是玻璃纤维增强复合材料。前者的强度高，后者的成本低。采用复合材料可使导弹的结构重量比降低，例如，发动机...     

一种轻型直升机复合材料主承力管梁的强度分析与试验验证

根据某型直升机平尾主承力管梁的结构特点和受力特性,研制了一种全复合材料平尾主承力管梁结构。通过理论计算进行可行性分析,并采用MSC.Patran/Nastran建立了管梁有限元分析模型,根据实际载荷及约束条件进行了静强度分析,给出了结构应变与位移结果;同时设计了强度试验方案,对管梁结构进行静强度试验验证。结果表明:全复合材料主承力管梁结构满足强度设计要求,与金属材料相比,减轻了17.6%的结构重量,充分体现了复合材料管梁结构优良的整体性能和承载能力,为复合材料应用于直升机主承力结构提供了依据。     

国产复合材料在直升机旋翼桨叶研制中的应用

本文介绍了在受力复杂、结构和动力学要求苛刻、寿命及可靠性要求高的直升机旋翼桨叶上采用国产复合材料自行设计研制,从桨叶结构铺层设计、布置到产品试制与试验验证的主要过程;描述了国产复合材料在直升机旋翼桨叶的工程化应用中所遇到的问题及解决的办法等。