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％。     

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。     

用动态介电分析技术监控复合材料的固化过程

以高模量碳纤维为增强体的复合材料具有较钢、铝、钛合金高得多的比强度,比模量和耐疲劳性能,对于减轻飞机的结构重量来说,这是一种很有发展前途的飞机结构材料。据专家们推测,到本世纪末,作为高性能战斗机结构用的复合材料,将从目前的百分之几上升到百分之五十左右。     

基于知识模型的飞机复合材料构件设计知识库系统

随着复合材料在飞机上用量的日益增多,复合材料构件的设计制造成为飞机设计制造过程中最重要的环节之一.材料成形和构件成形同时完成的特点决定了复合材料在设计制造方面与金属材料相比具有独特性和复杂性,需同时兼顾材料选择、铺层设计以及制造工艺对设计的影响等.     

大型钛合金超塑成形/扩散连接整体壁板制造技术

钛合金超塑成形/扩散焊接技术,从替代分离式的铆接零件,发展到组合的整体部件,完全体现了钛合金超塑成形/扩散焊接技术于传统制造工艺相比的优点,结构质量轻、整体性好、成形质量高、制造周期短等。超塑成形/扩散连接技术应用于研制飞机、发动机构件,可获得减重10%～50%,降低成本30%～60%的显著技术、经济效益,同时提高设计自由度及构件的整体性能,可替代现有钛合金壁板焊接、铆接、螺接生产工艺。但对大型钛合金超塑成形/扩散焊接整体零件研制,在国内还是首次,如果采用超塑成形/扩散焊接工艺,一次整体成形大型超塑成形壁板,效果将更为显著。采用超塑性好的双相钛合金材料,可使成形的壁板使用性能有较大提高,主要是因为双相合金刚强度比值更高,各种工艺因素对其性能影响较小,氢脆倾向低、耐疲劳、可取消真空稳定热处理工艺,是制造工艺环节中,工艺路线最短的工艺方案。     

应对我国大飞机研制的装配连接技术

为满足大型飞机的性能要求,复合材料、钛合金等轻型材料的用量大幅度增加,传统装配连接技术已难以满足这些新型结构材料的工艺要求,大飞机研制中必将广泛应用先进装配连接技术.     

航空用钛合金的发展概况

航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的“亮点”,其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维/钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。     

激光熔化沉积钛合金及其复合材料组织力学性能研究进展

激光熔化沉积(LMD)技术快速、自由的成形特点为航空构件的制造和发展带来了新的设计思路和方法.对激光熔化沉积钛合金与钛基复合材料的组织结构和力学性能进行了归纳分析,包括成形工艺参数、热处理技术以及增强体种类和含量对成形钛合金与钛基复合材料组织力学性能的影响,发现成形工艺参数直接影响粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,...     

前言

正"一代材料,一代装备",经过近60年的发展,航天材料对航天运载工具、航天飞行器的发展发挥了重要支撑作用,先进复合材料在导弹、运载火箭、卫星、飞船上更是起到不可替代的作用,并已逐步形成了适合航天产品不同结构类型、满足不同使用要求的材料体系及成型工艺,航天复合材料成形与加工技术已成为航天工艺技术的重要组成部分。中国航天科技集团公司复合材料成形与加工工艺技术中心(以下简称"中心")成立于2012年初,航天材料及工艺研究所为理事长单位,西安航天复合材料     

SJY—新型复合材料飞机成形工艺

三基圆缠绕成形（ＳＪＹ）方法突出的优点是利用其组合、连接、分支和补强功能，可以成形无粘接和无损伤的整体承力刚架结构，从而弥补了复合材料层板的不足，扩展了复合材料的应用范围。这种成形工艺在无任何粘接、螺接和铆接和无任何局部损伤的条件下，制成全复合材料飞机的整体承力刚架。     

飞机复材构件制造装备应用现状

复合材料作为现代先进飞机主结构用材已是明显的发展趋势,复材整体构件已成为现代先进飞机的最主要特征。因此,采用数字化、自动化生产工艺和装备,是促进复合材料产品降低成本,并使其得到更广泛应用的必由之路。新一代飞行器为了提高性能,降低成本,延长寿命,其零件与结构向大型化、整体化方向发展。轻质、高强的复合材料大型零件和整体构件成为了设计师的首选,复合材料的应用已从最初的次承力结构大幅扩展到机翼、机身等主承力结构。复合材料在飞机结构上的用量和由此带来的减重效果已成为衡量飞机先进性的重要标志,是世界强国竞相发展的     

航天材料及工艺研究所

<正>航天材料及工艺研究所成立于1957年,是中国航天领域材料及工艺技术研究中心,首任所长姚桐斌为"两弹一星"功勋奖章获得者二研究所主要从事航天及高新技术新材料、新工艺的研究开发工作,承担着大量航天产品研制、生产任务,拥有丰富的复合材料设计、加工、生产经验,以新颖独到的材料工艺设讨一方案为火箭、卫星及其他高技术领域提供了更轻、更强及特种功能的部件。研究所是中国航天科技集团公司复合材料成形与加工工艺技术中心、无损检测工艺技术中心、焊接工艺技术中心、表面工程工艺技术中心;建有先进功能复合材料技术重点实验室、树脂基复合材料结构制造技术研究     

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.     

航空领域用特种高性能玻璃纤维材料

<正>飞机结构复合材料化不但改变了飞机结构设计和制造的传统,也将对特种高性能玻璃纤维材料的应用提出更高的要求。在航空制造发展的过程中,复合材料已成为航空工业不可或缺的一种材料,与铝合金、钢和钛合金3大金属材料共同成为支撑航空事业发展的基石。目前,先进的军用飞机复合材料用量比重正逐年增大。先     

新一代大型客机复合材料

 大量采用复合材料结构是新一代大型客机机体结构设计的突出特点,用量已达结构重量50%。复合材料结构不仅带来了明显的减重效益,而且带来了结构耐腐蚀、疲劳和维护等性能的改善提高。波音787飞机人性化设计的全复合材料机身使乘坐舒适性和便利性得到显著改善。民机复合材料结构技术重点研究解决了复合材料自然环境老化、大型翼面壁板整体成型、机身大开口区载荷重新分布和应力集中、地面维护装备冲击损伤、健康检测等关键技术问题,并且建立了以中模高强碳纤维/韧性环氧树脂复合材料热压罐成形工艺为主的大型客机复合材料结构材料体系。对复合材料机翼和机身结构的设计和工艺关键技术问题做了较为详尽的介绍。     

网格结构加力筒体制造技术

TA12A钛合金是新型热强高温钛合金材料,将其与深度化铣技术相结合,应用于整体薄壁网格结构加力筒体上,可大大提高加力筒体的耐高温和强度、刚性,并减轻结构重量,满足矢量推力发动机需要。综合运用TA12A钛合金中厚板(6mm)的成形、连接、刻形、化学铣切等工艺技术,实现整体薄壁网格肋化铣结构加力筒体制造。     

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.     

大型复合材料壁板成型技术

复合材料以其高比强度、高比刚度、可设计性强、易于整体成型等优点,在航空业广泛应用,是航空四大结构材料之一,已成为航空产品换代式的标志.随着技术的发展,复合材料的航空应用日益广泛,尤其是大尺寸整体成型的复合材料制件越来越多.大型整体化的复合材料壁板会起到较好的减重效果,明显提升飞机的整体效能,如航程、挂载等;可提高机体结构强度和疲劳寿命,使机体结构的整体性更好;可简化装配工艺,装配型架更加简单,紧固件、零件数量也大大减少.目前国外在军、民机上已大量应用大尺寸复合材料壁板,如机翼壁板、机身壁板等,相关的成型技术也比较成熟,实现了机械化、数字化,具有规范化的材料体系、设计体系、工艺体系以及检测体系.     

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.     

美国钛合金超塑性成形/扩散连接工艺简介

钛合金是世界上公认的难加工材料,但是利用超塑性成形/扩散连接工艺(SPF/DB)可以制作出用焊接、铆接工艺方法难于制作的复杂的钛合金飞机部件,并且使部件一体化、轻量化,成本降低。美国的飞机制造商于七十年代初期开始研究钛合金的超塑性成形工艺(SPF),他们在899～927℃的高温和变形速率为10~(_4)厘米/厘米·秒的条件下,使钛合金的延伸率达到600～1000％,试件成形过程就象塑料板真空成形一样,在不发生缩颈和断裂的情况下进行均匀的复杂变形。目前,美国已在四个机种上采用Ti-6Al-4V超塑性成形(SPF)零件,数量达到256