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％.     

国内航空复合材料工程化应用相关问题探讨

先进树脂基复合材料具有比强度/比模量高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、结构尺寸稳定性好、便于大面积整体成型以及电磁性能可调等特点,已广泛应用于飞机结构.复合材料用量已成为目前衡量飞机先进性的一个重要标志.国外先进军机上复合材料用量约占全机重量的20％～50％,大型民用飞机用量已超过了50％.纵观国外复合材料工程应用的经验和做法,发达国家都是有步骤地逐一执行各项计划,开展务实而有效的预研工作,从而推动了复合材料应用的进展.     

先进复合材料构件成型模具和工装技术

近年来,先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大,已经成为铝、钢、钛之外的第4大航空结构材料.复合材料在A380中用量达总重量的25％,在B787中更是达到了50％,在A350XWB结构上的用量达到了52％.其中应用最多的仍然是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维等高性能纤维增强的树脂基复合材料,简称先进复合材料.其突出特点是构件在成型过程中,需要加热、加压和抽真空等工艺条件,材料成型和构件成型同时完成,其形位精度主要依靠相应的模具和工装来保证.市场对先进复合材料产品质量、性能、成本、周期等要求的不断提高,促进了先进复合材料工艺技术及其模具和工装技术不断创新发展.     

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.     

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%.     

复合材料层间性能改善方法研究进展

纤维增强复合材料与传统金属材料相比,具有比强度大、比刚度大、可设计性强、抗疲劳、耐腐蚀等优点,已经广泛用于飞机、导弹、卫星等航天航空飞行器中.随着复合材料设计和制造技术发展成熟,先进复合材料在民用、军用飞机上的用量不断增大,发展到目前,新型飞机先进复合材料用量达到了50％左右.然而,其层间强度低和抗分层、抗冲击能力弱等问题随着其应用也逐渐暴露.     

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％。     

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.     

实现飞机主结构成本效益的一种新型复合材料解决方案

继木材之后,铝材由于质轻而在很长一段时间内是能满足航空材料性能要求的唯一材料.在航空结构件制造中,复合材料已经逐步取代铝材,现在的飞机中复合材料用量已经达到了结构重量的50％以上.碳纤维增强复合材料在最新一代的飞机上已经达到了一个很高的水平,这再次证明了减重是航空航天发展中最主要的驱动力. 从军事和工业应用逐步过渡到商业飞机结构,预浸料技术已经适应了市场的需求.     

CJ828燃油系统初步方案设计

首先介绍了飞机燃油系统的功能及组成.然后根据CJ828总体设计技术要求,考虑飞机设计的安全性、舒适性、经济性、维修性和先进性要求,以及适航规章、航空公司的使用要求等多方面具体规定,并对比A330、A380与波音767、波音777等先进机型,设计了CJ828燃油系统初步方案,包括燃油系统各子系统的方案设计.其中,详细介绍了CJ828燃油测量系统的设计,选用成熟可靠的电容式传感器进行燃油量测量,利用测量电桥进行传感器的电容量测量.     

大型碳纤维复合材料壁板轮廓数控铣削工艺技术

碳纤维复合材料(CFRP)是以碳或者石墨纤维为增强体的树脂基复合材料,具有比强度高、比刚度大、可设计性强及良好的抗疲劳损伤性能和耐腐蚀性能的优点.碳纤维复合材料与钢材相比其质量减轻75％,而强度却提高4倍,其卓越的性能带来了其在航空航天领域的大量应用.碳纤维增强复合材料在大型民机机体结构上的大量应用已经是现代大型民机的显著特点之一,复合材料用量占机体结构重量的百分比从空客A380的22％(另有GLARE材料占3％)到波音787的50％,再到空客A350XWB的53％,这标志着复合材料已成为现代大型民机首要结构材料,结束了以铝合金为主的机体结构选材时代.     

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。     

航空用钛合金结构件激光成形技术研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性及高温力学性能优异等优点,在军、民用飞机结构上的用量已成为衡量飞机先进性的重要指标之一[1-2].在民用飞机方面,波音和空客公司在飞机的更新换代中不断增加钛合金用量,波音757和A320钛合金用量分别是6％和4.5％,波音777和A340的钛合金用量分别达到7％和6％,而新一代的波音787和A380的钛合金用量已达到15％和10％[3].军用飞机方面,苏-27、F-16和F-18等飞机大量使用了钛合金,尤其是第4代战斗机F-22钛合金使用量更是达到了结构总重量的41％[4].     

复合材料修理技术的最新变革

复合材料结构几十年前就已出现，但其真正得以广泛的应用是近几年的事。 在空客A350飞机和波音787飞机中先进的复合材料的重量将占飞机总重量的50％以上，而之前波音777飞机中复合材料的重量约占11％，早期的波音747—100飞机中复合材料的重量仅占1％。     

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.     

国产大型客机复合材料验证相关适航要求的解读

复合材料是由两种或两种以上材料独立物理相,通过复合工艺组合构成的新型材料。其中,连续相为基体,分散相为增强体,两相彼此之间没有明显的界面。它既保留原组分材料的主要特点,又通过复合效应获得原组分材料所不具备的性能。通过材料设计可以使各组分材料的性能互相补充、彼此联系,从而获得优越性能。先进复合材料已经大量应用于民用飞机结构中,空客A380飞机复合材料用量占飞机结构重量的24%(不含GLARE层板),波音B787飞机复合材料用量占飞     

波音777及其候选动力装置的选材（二）

波音７７７及其候选动力装置的选材（二）中国航空信息中心陈亚莉３．高性能复合材料应用加快步伐近年来，复合材料在民机上的用量逐年增加，获得明显减重效果，预计在１９９０～２０００年复合材料将占民机结构重量的７％～２０％，目前美国及西欧各大飞机公司在复合材料...     

读来读往

近年来,复合材料用量已成为衡量飞机先进性的一个重要元素。计划于2014年首飞的国产大飞机复合材料用量将达到15.9%,这标志着我国航空工业的复合材料时代已经来临。为此,本刊携手JEC,为读者奉上全新一期的复材专刊。     

复合材料高效加工刀具技术

复合材料具有高比强、高比模、耐疲劳等诸多优点,因而,已越来越广泛地被应用在航空航天制造业中,如波音787飞机复合材料的应用量已达到50％.我国飞机上复合材料的应用比例也大幅度增加.但是,复合材料是一种非常难加工的材料,其主要原因是复合材料是2种或2种以上的材料通过物理方法形成的,不同于晶格结构的金属,因而材料的塑性变形难,散热性也差,因此,复合材料铣削加工性能差、效率低、刀具寿命短,被加工表面粗糙度值高,易出现分层或抽丝现象.传统的复合材料加工刀具的切削刃不足够锋利、切削阻力大,加剧了刀具的磨损,而且刀具的切削进给速度很低,很难满足复合材料优质高效的加工要求.     

大型客机机载系统技术发展趋势

B787和A380均采用了模块化综合航空电子技术、先进的功能系统和飞行控制系统等诸多新技术.这些飞机所采用的机载系统的技术水平代表了当今世界大型民用飞机机载系统技术的先进水平. 随着人们对民用飞机的飞行品质、安全性、舒适性和经济性要求的不断提高,民用飞机制造商将大量的新技术和新系统用于飞机制造中以满足民用飞机发展的需求,其中机载设备占有重要地位. 机载系统技术的先进性是体现大型飞机先进性的重要标志,其功能和性能直接关系到大型客机的飞行安全性和经济性,甚至关系到大型客机研制的成败.