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。     

复合材料在飞机上的应用评述

目前,复合材料在飞机上的应用已非常广泛,但在20世纪90年代初复合材料市场曾一度陷入低靡,究其原因是由于复合材料设计制造的复杂性造成了成本壁垒,人们开始认识到只有重视性能和成本的平衡,才能使复合材料展现辉煌.随着复合材料先进技术的成熟,使其性能最优和低成本成为可能,大大推动了复合材料在飞机上的广泛应用.本文在介绍国外复合材料在飞机上广泛应用的基础上,对作为技术保障的数字化设计技术和先进制造技术进行了分析研究.     

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。     

复合材料自动下料优化排样方法

近年来,高性能复合材料在航空领域的应用越来越广泛,飞机结构复合材料的用量已成为衡量飞机先进性的一项重要指标[1].高性能连续纤维复合材料能够生产更轻、性能更好的产品,但是复合材料较高的材料成本、复杂的设计和制造过程在很大程度上制约了复合材料的更大规模的应用,因此低成本复合材料设计制造一体化技术已经成为世界通用飞机制造商必须要面对和解决的问题之一.     

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<正> 《大飞机复合材料结构设计导论》出版日期:2009年12月定价:38元《大飞机复合材料结构设计导论》一书以新一代大型民用飞机复合材料结构为对象,以民用飞机结构设计特点和适航要求为主线,通过波音公司和空客公司大飞机复合材料结构技术最新研究和应用成果,全面、系统地论述大型民用飞机复合材料结构设计要求、设计原理和设计方法。     

浅谈民用大飞机结构技术的发展

 在分析了世界上先进的大型民机发展和研究计划后,分析和总结了大型民用飞机结构技术发展的总体趋势。介绍了用于先进大型飞机中选材、结构设计、先进的制造技术、机构强度分析、防雷击技术的现状和趋势。结论是复合材料将代替金属结构,而金属结构的设计、制造也将随之发展,以解决采用复合材料带来的新挑战;先进的数字化结构设计和仿真正代替传统的图纸设计。相应的分析和仿真工具如CFD等将应用到数字化设计中,在新型飞机设计中,将大大减少试验并改善质量;一些新概念的结构将广泛应用到飞机结构中,如智能材料结构在机翼上的应用,以改善空气动力、飞机的气动弹性控制和结构的健康监控。     

浅谈国内复合材料设计制造一体化技术

复合材料在航空领域中的大量使用为复合材料技术的发展注入了强大的活力.现代飞机结构多大量采用复合材料,因其能够实现飞机运行低燃料消耗、高巡航速度、高效益及舒适的客舱环境.而复合材料的高成本却限制其扩大应用与发展,为此,许多国家制定并实施了低成本复合材料计划,截至目前,复合材料低成本化仍然是复合材料技术发展研究的核心问题.     

高效、全自动的碳纤维复合材料铺放设备

复合材料在飞机上的应用范围越来越大,为满足这种不断扩大的需求,飞机制造商不断地开发出高效率、低成本的复合材料制造技术。其中,用于制造复合材料结构件的工艺装备的设计制造严重地影响着飞机产品的质量及其成本目标的实现。     

复合材料低成本制造技术调查报告

复合材料技术作为大飞机关键制造技术之一,已经在航空航天、国防等领域得到了前所未有的发展.大飞机项目的正式启动以及复合材料在各机型中的大量使用为复合材料技术的发展注入了强大的活力,而复合材料的高成本成为限制其扩大应用与发展的主要因素之一,一些国家纷纷制定了低成本复合材料计划,使复合材料低成本化成为复合材料技术发展研究的核心问题.     

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飞行器结构用复合材料制造技术与工艺理论进展

复合材料结构制造工艺是复合材料应用的关键,也是结构设计得以实现的关键。复合材料制造工艺的特殊性和复杂性,使其成为了结构可靠性、制件质量和成本控制的核心技术。近些年来,随着先进复合材料在航空航天领域的广泛应用,复合材料制造技术与工艺理论得到了很大发展。本文即围绕飞行器结构用复合材料,归纳作者掌握的资料,结合作者近期研究成果,介绍先进复合材料制造技术与工艺理论的国内外研究进展,阐述复合材料工艺质量控制的主要方法,展望复合材料制造新技术的未来发展方向,以期促进我国航空航天领域复合材料用量与应用水平快速提高。     

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。     

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。     

复合材料修理技术研究

国内先进复合材料在飞机上的应用研究已上了一个新台阶,而复合材料修理技术的研究,相关技术标准或规范建立工作却相对滞后.大量复合材料部件在生产﹑使用和维护过程中,不可避免地会发生结构缺陷或损伤,必须进行及时修理以减少生产中部件的报废率,提高部件使用完好率,在保证安全的同时,降低复合材料使用成本.因此,复合材料构件修理问题的重要性便凸现出来.为了了解目前国内外复合材料修理技术的现状,在这重点介绍了美国空军于70年代起在复合材料修理技术领域的一些研究情况及国内在这方面的研究进展及趋势.     

我国大型民机复合材料产业的钻石模型分析

复合材料是确立我国大型民机产业竞争优势的重要因素之一。首先,梳理了大型民机复合材料产业上游、中游和下游的细分行业。随后,采用钻石模型,从六个维度对我国大型民机复合材料产业竞争力进行了分析,包括：1)资金、软硬件和人才队伍等生产要素的优势和不足;2)我国民航运输业、大型民机制造业的巨大市场需求;3)我国大型民机复合材料产业链的健全和快速发展;4)国内飞机主制造商的资源整合及国外主制造商的战略举措;5)国家和地方的政策支持;6)大型民机复合材料应用和产业发展的发展机遇等。最后,根据钻石理论,基于我国大型民机复合材料产业现状分析,从“政用产学研”五方面,提出提升我国大型民机复合材料产业竞争力的建议措施。钻石模型可以为我国大型民机复合材料产业规划制定和相关研发企业决策提供指导。     

石墨烯-高分子复合材料的制备及在航空领域的应用

实现航空器轻量化可有效减少资源浪费,提升经济效益和使用性能。目前,使用复合材料替代传统金属材料是减轻航空器质量最主要的手段,国际市场中一些先进机型的复合材料用量可达50%以上。高分子材料来源广泛,加工性能好、耐蚀性好,质量远低于金属材料,将其作为复合材料基体应用到航空领域可有效减轻航空器质量。石墨烯是目前已知的强度最高的材料之一,具有极好的韧性、导电性,当其作为分散相加入到高分子材料基体后,可有效提升其力学及电学性能。所以,石墨烯高分子航空复合材料被视为传统金属材料的理想替代品,在航空器功能、结构材料领域都有巨大的研究价值。介绍了石墨烯高分子复合材料的原料制备方法、成型技术及其在航空领域应用的研究。     

航天飞行器热防护系统及防热材料研究现状

随着航天技术发展,飞行器的飞行速度更快,服役环境更加恶劣,有效的热防护系统是保证飞行器安全飞行的关键系统之一。本文综述了被动防热系统、主动防热系统和半被动防热系统3类热防护系统在航天飞行器上的应用现状,重点介绍了金属基复合材料、碳基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料和气凝胶材料,5类防热材料在航天领域的应用发展情况,并提出了航天飞行器未来热防护的发展趋势。     

闪电防护铜网在航空复材制件VARI成型工艺中的树脂导流应用

复合材料在民机结构中的大量应用对航空复材制件的闪电防护提出了新的要求,与此同时,以VARI工艺为代表的复材液体成型技术愈发受到关注,常用导流网在VARI工艺中造成浪费也易引起质量问题,结合这两方面的需求,提出将闪电防护铜网用作导流介质,在表面应用类的航空复材制件的VARI成型工艺中,将铜网的闪电防护作用和树脂导流作用进行集成,并对闪电防护铜网在VARI工艺中的树脂导流作用进行了试验分析,研究了引入铜网导流后VARI制件的注胶情况、铜网层数对树脂渗透率的影响,以及制件最终成型效果和表面质量。本研究对于丰富复材VARI成型工艺技术手段,提升VARI工艺的综合经济性,进一步拓展VARI工艺在民机复材结构中的应用都具有积极意义。