大尺寸复合材料翼梁数字化设计/制造技术

翼梁尺寸大、受力复杂,是飞机的主承力结构。采用复合材料制造翼梁可达到减重、提高起重载荷并延长使用寿命的目的。为了有效承载、传载及工艺装配的需求,要求复合材料翼梁结构铺层位置、铺贴角度精准,外形公差控制严格。大尺寸的复合材料翼梁铺层复杂、截面变化多,传统的手工方法制造大尺寸复合材料零件经常会出现零件内部质量问题及质量稳定性差等状况,这就需要更高的制造工艺水平来满足工程需要。从设计到制造应用数字化技术,材料自动铺贴、裁剪、成型,可以高质量地成型复合材料翼梁,满足设计各项指标要求。     

大展弦比无人机翼梁结构刚度优化设计

以某型无人机翼梁结构为研究对象,应用结构拓扑优化设计技术对其进行刚度优化设计。将翼梁腹板划分为多种不同的拓扑优化设计子区域,以结构刚度最大化为设计目标,考虑子区域材料用量、结构强度、翼尖变形等约束,对比了不同子区域划分方式下的设计结果,获得了适用于大展弦比机翼翼梁结构拓扑优化的腹板子区域划分方式,对原始翼梁结构进行改进,改进后的翼梁结构满足强度、刚度设计要求。     

大尺寸复合材料翼梁的研制

针对大尺寸复合材料翼梁的结构特点,采用刚性阳模配合软模的方案用于翼梁成型,翼梁模具材料选用普通钢,模具设计时对凸缘回弹和热膨胀进行合理的补偿,研制过程通过对BA9916-II系列预浸料纤维面密度和含胶量的控制实现对翼梁厚度的精确控制,保证了翼梁外型面的尺寸精度。研制的大尺寸复合材料翼梁很好地满足了设计各项指标要求,是一种低成本、高质量的成型方案,适合工程化应用。     

航空发动机典型结构概率设计技术

为满足先进航空发动机性能要求,越来越多的新材料如粉末合金、金属间化合物、陶瓷材料、复合材料等不断出现。这些材料在某些性能如强度、应力、密度等方面较传统金属合金有明显的改善,但是其材料属性存在许多不确定性因素和新的失效模式,采用确定性设计方法将产生较大的偏差。因而,对新材料、新结构、新工艺体系下的发动机典型结构更需要采用概率设计方法。     

大型客机铝锂合金壁板自动钻铆技术

第三代铝锂合金具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、疲劳性能好等诸多优异特性,是近年来航空航天材料中发展最为迅速的一种先进轻量化结构材料,C919即在机身结构中选用了铝锂合金材料。采用自动钻铆取代手工制孔铆接可提高工艺稳定性,同时优化自动钻铆工艺参数,提高连接质量,对确保铝锂合金连接件疲劳寿命达到设计要求将起到至关重要的作用。     

鲁棒复合材料夹层结构

由空军莱特实验室结构部提供资金的鲁棒复合材料夹层结构(ROCSS)研究计划旨在对用于现代飞机与导弹的夹层结构的设计方案进行研究与论证。本项研究的目的在于研制一些改善可制造性与可维护性的优质材料来代替常规蜂窝夹层结构。尽管常规的蜂窝夹层结构具有高水准的结构效能，但其制造成本与维护成本常使飞机机体一体化受到限制。因此，要满足未来战斗机机体严格的性能要求就需要在这些方面作出改进，而未来的战斗机机体的大部分将由复合材料制成。在ROCSS计划执行期间，将会采用一些新型材料设计、制造一个全尺寸部件，并进行试验。整个部件模拟F—22的机身中段，在隔框、蒙皮及进气管道的设计采用夹层结构。三维纺织物预成型坯料将溶入夹层结构的连接中，从而提供一种用最少的机械紧固件高效连接主要夹层结构的方法。夹层结构的可维护性将会通过在夹层内加入泡沫塑料来提高冲击损伤容限，以及降低渗水性的方法得以改善。这一尝试将使这些革新方案过渡应用到改型与新设计的军用系统上得以确认，此项研究的成果将使结构效率显著提高，使检查、修理时间和成本明显减少。     

先进航空材料和复杂构件的钎焊技术

钎焊技术作为特种连接技术的一种,在制造复杂精密结构和新型耐温材料的连接方面上具有独特优势,开展陶瓷材料、金属间化合物材料以及新型高温合金等材料及构件的钎焊技术研究将是航空领域钎焊技术的主要发展方向。     

雷达罩成形模的设计

通过对雷达罩结构及成形工艺要求的分析,介绍了一种利用阴阳模成形模及采用卸料圈使雷达罩脱模的模具的设计结构特点和设计要点,并提出了制造过程中应注意的问题及解决方法,提高了产品质量和模具制造质量。     

基于变角度算法的复合材料翼梁自动铺丝

在采用固定角算法的复合材料"C"型翼梁自动铺丝试验中,预浸丝在翼梁的拐角区域出现严重的屈曲与皱褶。在分析了其原因的基础上,利用翼梁的结构和受力特点,使翼梁的自动铺丝轨迹尽量向测地线方向靠近,可以显著减小预浸丝在过拐角时的偏转角度,从而消除预浸丝的皱褶和屈曲。轨迹进入非可展翼梁曲面的缘条后,相邻预浸丝束间会出现无法通过自动增减纱动作进行控制的重叠或间隙,在拐角区域采用变角度轨迹设计方法消除微小的重叠或间隙,实现了"C"型翼梁的满覆性铺放,可减少缺陷,提高构件的力学性能。     

先进树脂基复合材料技术计划综述（一）

ＮＡＳＡ的先进复合材料技术（ＡＣＴ）计划始于１９８９年。该计划的实施途径是开发新材料，研究新的结构力学方法、设计概念和研制出比铝结构更具有经济合理性和充分发挥材料潜能的复合材料制造工艺规程。ＡＣＴ计划的目标包括使用树脂基复合材料并减重３０％～５０％、降低成本２０％～５０％，以及提供预测材料性能和结构性能的优化性能数据库。本文介绍了有关ＡＣＴ计划的地位、方案、选择的技术成果几方面的情况。     

铝锂合金研究进展及发展趋势

铝锂合金历经三代发展,形成了完善的材料谱系,具有高比强度、高比韧度、高耐损伤的特点,是一种具有替代传统铝合金潜力,高减重效益的轻质合金,被认为是21世纪飞行器和舰船理想的结构材料。本文回顾了铝锂合金的发展历程,介绍了铝锂合金的成分设计思路、主要制备方法、先进应用技术等方面的研究进展,梳理了铝锂合金的发展趋势,指出成本较高是制约铝锂合金进一步大规模应用的主要问题,提出完善铝锂合金产品类型,开展抗疲劳、耐损伤、低密度铝锂合金研制,研究铝锂合金大型零件的整体制造技术,开发开展铝锂合金时效成形技术,激光焊、搅拌摩擦焊等先进连接技术等应用研究方向。     

高效能抛物面天线反射器

对用于高效能通信宇航器的重量轻,精确度高的抛物面反射器的结构而言,为了满足它当前的设计技术指标,需要发展新的材料,技术和工艺。重量轻、热稳定的结构要求采用某些高性能复合材料。热敏感的偏置结构应特别注意应用最优化设计。嵌入格栅线性极化的应用,这就限定了它的结构需由多种特定的复合材料构成和采用一些专门的加工技术。在研制热膨胀系数接近于零的的各种结构中,需对材料的某些性能进行研究,而这些在一般的情况下却往往被认为是第二位的和在通常的设计中被忽视的。外形精确成本低廉的工艺要求导致了将后加工校准方法作为标准程序。     

现役飞机铝合金型材的腐蚀分析及防护

对现役飞机结构中铝合金型材腐蚀特点和腐蚀机理进行了分析研究。结合实际维修工作中的经验，提出了飞机结构主体材料铝合金腐蚀损伤部位的修理方法及防腐蚀控制措施。高强度的铝合金是航空工业中使用比 较多的一种材料，主要用来制造飞机结构的承力构件，如飞机的机翼大梁缘条、口盖边框、机身或机翼上的长桁等。由于一些机型受恶劣使用环境的影响，在我国南方一些地区及沿海城市服役的飞机都不同程度地出现了腐蚀现象。如某型水上飞机的翼梁上、下缘条；某型飞机的翼梁腹板、平尾、机翼长桁、梁的缘条、平尾梁缘条等，这些用铝合金材料制…     

整体翼梁支柱刚度对腹板稳定性的影响研究

整体翼梁支柱通常用来提高腹板剪切稳定性,支柱的强弱直接关系梁的初始剪切屈曲临界应力.为研究支柱刚度与梁腹板稳定性的关系,设计了4组不同参数的整体翼梁腹板剪切稳定性试验,通过试验与理论计算的对比分析,给出了一种可靠的整体翼梁支柱刚度计算方法,为整体翼梁设计及强度分析提供参考和指导.     

直升机产品设计与工艺装备并行设计方法

近年来,直升机制造技术发生了根本性变革,采用模线样板、标准样件、零件成型模具与装配型架的模拟量传递体系的传统直升机设计制造方法,已向数字化样机、数字化预装配、数控加工制造方法转变,这就对直升机工装设计及制造提出了更高的要求.同时,作为高技术产品的直升机设计思想、设计技术和设计方法也发生了革命性的变化.直升机新概念、新理论、新结构、新的设计原则和设计方法的应用,使得直升机趋于复杂化和综合化,传统的总体设计、气动设计、结构设计、工艺设计的直升机设计概念势必将被新的设计概念所取代.     

高强度沉淀硬化不锈钢在飞上应用

美国自1948年研制出17-7PH钢后,使这类合金得到更多发展,先后研制出15-5PH,17-4PH,PH13-8Mo等,并在F-15飞机上应用以替代传统的高强度合金钢。其零件形式有舱盖锁闩、高强度螺栓、弹簧等各类零配件。民机将此类合金用于机翼梁上,如Boeing737—600型机翼梁采用15-5PH钢;A340—300型机翼梁采用PH13-8Mo钢。     

大展弦比弹性机翼梁腹板厚度优化设计

在设计机翼时,要求机翼不仅要具有足够的强度,而且还应具有足够的刚度,以保证其满足气动特性要求及其他要求。翼梁腹板厚度设计对机翼强度和刚度影响很大。所以,如何设计翼梁腹板厚度的展向分布,使机翼满足强度要求和刚度要求,是一个非常有意义的问题。本文针对某无人机机翼结构,研究了满足静强度要求、气动特性要求和副翼操纵效率要求的弹性机翼腹板厚度展向分布的设计方法。首先,根据无人机机翼气动特性设计要求设计机翼的刚度大小沿展向分布;然后,根据展向机翼刚度展向分布设计机翼腹板厚度分布;最后,分析该无人机在给定设计飞行状态下的强度和副翼操纵效率,并对其进行优化。     

铝锂合金激光焊接接头组织与缺陷研究进展

随着对飞行器性能的要求日趋提高,结构减重成为航空航天制造中的重要任务。铝锂合金由于其轻质高强等优良性能,被认为是极具发展前景与优势的航空航天轻质结构材料。同时,激光焊接技术被认为是最为有效的铝锂合金连接方式之一。但是,由于合金的特性及飞行器制造产业的要求,铝锂合金激光焊接技术仍存在诸多难点,介绍了铝锂合金激光焊焊缝特殊微观组织及常见焊接缺陷,重点讨论了等轴细晶区(EQZ)、焊接气孔、焊接裂纹及接头软化缺陷的形成机理及抑制措施。     

薄壁环型火焰筒转接段精密制造技术

薄壁环型火焰筒转接段为薄壁环型冲压拉深成形件,其外廓尺寸大、壁薄、刚性差,结构形状非常复杂,要求的制造精度非常高.同时所使用材料为一种新型高温合金,尚未掌握其冲压工艺性.本试验应用冲压成形、激光加工、机械加工等技术,通过科学地设计制造工艺,成功地加工出高精度的零件,为其它类似冲压成形件的研制奠定了技术基础.     

美国和韩国科研人员合作开展石墨烯的研究

正据报道,NIST纳米科学与技术研究中心(CNST)和韩国国家计量院(韩国标准科学研究院,KRISS)刚刚研制出一种独特的纳米测量技术,可用于观察碳化硅基石墨烯的无序结构。石墨烯是一种单层的、只有一个原子厚度的碳材料,从柔性显示器到高速晶体管,其应用前景非常广阔。然而,这些应用也对大面积制造方法以及潜在的、与制造相关的结构缺陷检测方法提出了新的要求。