国外民用飞机结构强度技术的发展思路研究

为了推动民用飞机结构技术的发展,美国和欧盟通过实施多个投资力度大的研究计划,系统地研究了用于民用飞机的先进结构设计概念、先进材料工艺和先进结构形式,并得到了全面应用。本文对其进行了详细分析,并对我国民机结构强度技术发展提出了建议。     

民用飞机第23.867条款要求及适航审定研究

随着越来越多先进复合材料应用在民用飞机上以及民用飞机上使用的电子电气设备重要度和集成度越来越高,飞机的闪电防护设计越来越重要。CCAR-23第23.867条对民用飞机机体结构闪电直接效应防护进行了规定。研究了该条款的制定和修订的背景和历程,明确了条款的实质要求。23部飞机的使用用途和设计特点使得23部飞机的闪电防护设计和符合性验证也有自己的特点,为此,重点研究了23.867条款的基本设计、审定步骤和审查关注要素等,梳理出了飞机机体结构的闪电直接效应防护设计和适航审定的基本流程,给出了可接受的符合性方法,提出了23部飞机闪电直接效应防护设计、审定各流程的主要工作、可指导或可参考的文件、重点关注要素和技术审查要点,为民用飞机的闪电直接效应防护的设计和适航审定提供了参考。     

金属与复材混杂连接结构的热应力研究

随着民用飞机的不断发展，复合材料在民用飞机上的使用比例越来越高，复材与金属的混杂连接结构细节也越来越多。民用飞机使用的环境温度包线大，在-75 ℃~55 ℃之间，研究金属与复合材料混杂连接结构的热应力及应变具有必要性。使用控制变量法和对比法，通过有限元建模计算，研究不同厚度的铝合金和钛合金与同一种复合材料连接的结构热应力与应变。结果表明，在相同温度载荷及金属厚度在3 mm~6 mm之间时，复合材料的热应变与钛合金结构厚度成反相关，且钛合金框的热应力比复合材料蒙皮的热应变对钛合金框厚度的变化更敏感；复合材料的热应变与铝合金结构的厚度变化成正相关；钛合金框结构的热应力与自身厚度成反相关，铝合金框结构的热应力与自身厚度成反相关。研究结果具有一定借鉴意义和价值。     

先进复合材料制造及过程控制技术

先进复合材料在民用飞机中的大量应用带来了突出的减重优势和经济效益,同时对复合材料制造技术和成型质量提出了高标准要求。针对先进复合材料在民用飞机中的应用,介绍了国内外先进的大型民用飞机中典型复合材料构件的制造方案,并按照过程质量控制要求,从原材料、工艺过程及产品检验三方面进行了复合材料构件制造过程质量控制分析。分析表明,发展基于自动化的先进复合材料整体成型技术并实现复合材料制造过程的高水平控制,对满足民机适航性和经济性的高标准要求、实现复合材料在民机领域的大规模应用与批产具有重要意义。     

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].     

现代支线飞机机体结构应用先进铝合金的可行性研究

引言 以7055、2324、2026、2524等为代表的先进铝合金自其问世以来在民用飞机结构上获得了广泛的应用.它们共同的特点是静强度高,断裂韧性好,抗应力腐蚀开裂及剥离腐蚀能力强,是用于长寿命机体结构的理想材料.本文从材料性能、供应渠道、规范标准、工艺制造等多方面对新型铝合金作了评估,并提出了其在现代支线飞机项目应用中所存在的问题和建议.     

复合材料在大型民用飞机中的应用

新一代大型民用飞机的研制，带动并促进了复合材料技术的飞速发展。先进复合材料在新一代大型民用飞机上的成功应用，为未来民用飞机的发展确立了新的标准和市场准入门槛。为满足我国大型民用飞机研制的需要，本文以波音和空客在大型民用飞机中复合材料的用量、复合材料选材原则以及国外复合材料技术的发展现状为基础进行分析，提出我国在研制大型民用飞机中应用复合材料技术的一些思考。     

民用飞机电传飞行控制系统初探

研究了先进民用飞机电传飞行控制系统的体系结构,分析了B777、A380电传飞行控制系统的布局、余度结构、控制策略,并提出了我国民用飞机电传飞行控制系统的方案设想。同时还分析了民用飞机电传飞行控制系统标准现状,对我国民用飞机电传飞行控制系统标准化工作提出了相应的发展思路。     

钛合金焊接结构在先进飞机中的应用及发展

钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能优异等一系列特点,是先进飞机制造中重要的结构材料.钛合金焊接技术在现代飞机制造工程中占有重要的地位,是一种特殊的制造工艺技术.本文重点论述了钛合金焊接的主要特点及存在问题,同时论述了美国及俄罗斯钛合金焊接结构在先进飞机制造工程中的应用现状与发展.     

低成本真空辅助成型技术在民用飞机复合材料结构上的应用

研究复合材料真空辅助成型技术在国内外民用飞机机体结构上的应用趋势，分析在民用飞机领域应用必须解决的关键技术问题，对提高我国民用飞机技术先进性和市场竞争力具有重要意义。     

大型Ti-1023框类零件的机械加工及焊接变形控制

由于钛合金具有比重小、比强度高、热强性高、热稳定性好、抗腐蚀性好等特点,因此,在飞机上的应用日趋广泛。用钛合金替代合金刚制造飞机结构零件,可以显著地减轻飞机质量,提高飞机的推重比,同时还可以提高飞机结构的抗热能力,使飞机进入更高的飞行范围,从而提高结构的可靠性和使用寿命。应用钛合金是提高飞机飞行性能的有效途径。本文针对某机后机身承力框61框下框段采用钛合金材料,（其牌号为Ti－1023,自由锻件厚度为70mm,结构形式由原来的“[”型变为“工”型,零件由组合焊接变为机械加工,装配形式由铆接变为焊接）,不仅解决了机械加工和焊接中的变形问题,而且同比可减轻质量1.271kg。     

一代材料技术，一代大型飞机

 介绍了用于大型飞机的新材料的发展现状和趋势。当前,欧美大型飞机机体的材料结构正从以铝合金为主过渡至以复合材料为主,50%复合材料用量是未来飞机的起点。新一代大型飞机的材料技术特色首先是复合材料和钛合金用量创历史新高,以大幅度减轻飞机结构重量和降低燃油消耗;其次反映于一些具有新意的材料技术的成功推出,其中包括复合材料整体机身段、全钛发动机挂架、纤维金属层板、第3代铝锂合金、新型高强铝合金7085、新型高强高韧钛合金Ti-55531等。最后,对中国刚立项研制的大型飞机的选材原则提出了建议。     

先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用

航空产品通常对其重量有严格要求,当前最有效的减重方法是发展低密度材料。介绍低密度、高强度且具有良好损伤容限特性的铝锂合金材料;通过其与常规铝合金、先进复合材料的性能对比和权衡研究,重点分析第三代先进铝锂合金的性能特点及其在民用飞机上的应用;给出铝锂合金国产化应用建议。研究结果可作为民用飞机设计选材和减重优化的参考和借鉴,有助于铝锂合金材料的推广应用。     

Processing and mechanical property studies of orthorhombic titanium-aluminide-based alloys

Alloys based on the intermetallic compound orthorhombic titanium aluminide have the potential to replace steels, nickel and titanium alloys for some aero-engine component applications. The introduction of orthorhombic alloys could result in reduced weight and higher operating temperatures for engines. This in turn would lead to higher thrust-to-weight ratios and greater fuel efficiency. The Brite-Euram-funded programme EPROTAC is developing processing routes for orthorhombic alloy components with properties which are superior to current alloys.     

钛合金耳片的静载失效分析与结构优化研究

钛合金因比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点被广泛应用于航空、航天、舰船等领域。飞机在襟翼滑轮架侧板、铰链接头、基座等结构部位采用钛合金零件,其中部分零件涉及耳片连接结构。为了对钛合金耳片进行强度分析和结构优化,开展了不同尺寸钛合金耳片的静载试验研究。揭示了钛合金耳片几何尺寸与加载角度对破坏载荷的影响规律;计算获得轴向加载效率系数K_0与角度加载效率系数K_(con1);对典型断口进行了形貌观察,探讨了钛合金耳片在室温静载荷作用下的破坏机制。     

关于先进战斗机结构制造用钛概述

先进战斗机结构制造用金属材料主要包括铝合金、钢铁材料以及钛合金,而钛合金由于兼顾了钢的高强度与铝的低密度以及具有耐腐蚀等优点,在世界各国的新一代武器装备结构选材中越来越受到重视和广泛应用,特别是在先进战斗机的结构制造中尤为如此。对美国、俄罗斯以及我国第三代战斗机与F-22等新一代战斗机结构制造用钛情况进行了汇总阐述,特别是针对美国战斗机的钛合金设计选用思路及热制造成形工艺进行了分析讨论。     

TC4锻件机械加工与焊接的研制与应用

“钛合金在飞机上的综合应用”是“九五”期间重点科研课题。课题的研究目的是通过典型零件的率先使用,突破飞机在重要承力构件上的钛合金综合应用技术,为新一代歼击机的钛合金综合应用做好技术储备。用钛合金替代合金钢制造飞机结构零件,可以显著减轻飞机质量,提高飞机的推重比;同时还可以提高飞机结构的抗热能力,使飞机进入更高的飞行范围,从而提高飞机结构的可靠性和使用寿命。     

复合材料在商用发动机作动系统中的应用分析

先进飞机及其发动机的需求是复合材料发展的强大推动力。基于复合材料的特点以及在航空中的应用情况,提出了发动机作动系统对复合材料的需求。根据商用发动机作动系统的定义与范围,详细论述了该系统未来发展方向对复合材料的应用需求。通过对比分析复合材料在国内外发动机作动系统中的应用现状,提出了钛基复合材料、Si C复合材料、变形记忆合金复合材料、压电功能复合材料等先进复合材料的应用发展方向,为中国商用发动机作动技术的发展提供相关建议。     

飞机钛合金构件热损伤检测试验

为准确检测和修理飞机钛合金构件的热损伤,选用TA4、TC9进行热损伤模拟试验,对材料在不同温度下的力学性能、电导率与加热温度的关系进行了分析。结果表明,TA4、TC9的强度、硬度和电导率随温度的上升呈单调变化趋势;硬度和电导率均可作为钛合金热损伤的检测参数。