21世纪航空制造技术展望（三）

２１世纪航空制造技术展望（三）中国航空信息中心高柱，任晓华２．高韧性高热湿稳定性聚合物基复合材料制取与结构成形固化技术聚合物基复合材料以其比强度高、材料性能可以预先设计而在航空结构上广泛应用。目前聚合物基复合材料已占先进飞机机体结构用材的３０％左右，...     

飞行器复合材料结构设计、制造与分析技术的发展

近40年来,先进复合材料在飞机结构上的应用不断发展,先进复合材料结构的研制成功和扩大应用,需要设计、材料和制造各方面的协同努力,可以用"设计是主导、材料是基础、制造是关键"来描述三者的作用和相互关系.开发复合材料设计、材料、工艺新技术已成为新一代飞机研制中的一项关键技术.     

缝合技术在复合材料液体成型预制体中的应用研究

以碳纤维为增强体的先进复合材料与传统金属材料相比,具有比强度和比刚度高、可设计性强、疲劳性能好、耐腐蚀、便于制造大型整体件等优点.随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟,先进复合材料在军、民用飞机上的用量也在不断增加.随着复合材料用量的增加,其制造成本过高的问题也愈发显得突出.由于在复合材料总成本中制造成本约占60％～70％,低成本复合材料技术成为当今世界复合材料领域开发研究的核心问题之一[1].低成本的成型工艺方法是今后复合材料应用研究的主要方向.树脂传递模塑(Resin Transfer Molding)、RFI (Resin Film Infusion)等复合材料液体成型技术自出现以来由于其工艺上具有成形效率高、成本低、污染小、适合成型大型复杂构件等优点而倍受人们的关注.     

民机复合材料油箱维护口盖研究

复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大,材料力学性能可设计等优点。复合材料油箱结构因制造性和维护性要求需要开维护孔,需要安装合适的油箱口盖结构。通过中央翼复合材料油箱口盖设计并开展制造工艺研究,对民用飞机复合材料油箱口盖结构设计提供技术支持。     

复合材料使用中的维修性和成本问题

复合材料能提供比金属材料更好的结构性能,但飞机的选材需要十分慎重,飞机设计师在采用先进的复合材料制造零部件时,往往忽略了制造成本,特别是与新材料使用有关的维修性能、维修技术和维修成本,而且从维修程序和成本角度看,飞机材料的选用还有很大的改进空间     

先进树脂基复合材料在大涵道比发动机上的应用

大量使用树脂基复合材料大幅提高了大涵道比发动机多方面的优异性能。树脂基复合材料的使用需要材料、设计、工艺一体化协作。采用先进的复合材料制造技术,可提高性能、降低制造成本。要想为民用航空市场提供安全、舒适、节能、环保、具有竞争力的中短航程单通道商用干线飞机,使用复合材料是必经之路。     

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。     

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.     

C／E复合材料卫星接口支架材料工艺研究

本文简要介绍了制造大型运载火箭卫星接口支架的材料和工艺概况。它采用先进的碳纤维增强环氧复合材料(简称C/E材料),使用先进而又可靠的工艺技术,制造出结构复杂、质量轻、性能好的接口支架,在火箭首次飞行试验中得到了考验。     

增材制造600℃高温钛合金研究进展

先进航空发动机高压压气机550～600℃环境使用的关键/重要件对600℃高温钛合金提出迫切需求。但是,难成形的复杂构件以及梯度/复合结构与功能一体化构件等的制造,采用传统铸造、锻造等工艺技术难以满足需求和研发要求。增材制造是先进制造技术的典型代表,拥有材料设计-制造一体化、复杂设计-定制一体化等独特优势,为600℃高温钛合金新材料/新技术研发提供了新的途径。目前国内外已开始关注通过增材制造的方式制备600℃高温钛合金,重点研究材料-工艺-组织-性能的关系。本文首先简要回顾600℃高温钛合金研究,其次重点介绍不同增材制造工艺下600℃高温钛合金沉积态和后处理态的微观组织特点;在综合性能研究方面,列举并分析拉伸性能、蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能等关键性能;在复杂设计/复合结构章节,论述以600℃高温钛合金为基体的复合材料和梯度结构增材制造的研究进展。最后,对增材制造600℃高温钛合金材料开发、复合工艺探索、缺陷控制和性能评价标准建立等研究方向进行展望。     

机体制造商重视复合材料制件的耐久性

为了获得最佳性能,商用飞机复合材料制件的设计一直注重减重问题,现在也开始重视制件的耐久性和修理性,原因是航空公司抱怨先进复合材料吸湿后易于分层,以及随后带来的损伤修理问题.抱怨缘由先进复合材料的比强度、比模量高,有益于结构减重,可使飞机的有效载重和航程增加,因而能使航空公司较多地赢利.另外,此类材料耐疲劳和耐腐蚀,对提高     

中央翼复合材料后梁大开口补强设计与分析

复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大,材料力学性能可设计等优点。复合材料中央翼后梁因制造性和维护性要求需要开孔,由于复合材料各向异性的特点,其开口加强结构设计比金属结构更为复杂。通过中央翼复合材料后梁大开口设计并开展试验研究,对飞机中央翼复合材料后梁开口结构设计提供技术支持。     

低成本复合材料公务机制造技术分析

随着先进复合材料及其加工技术的快速发展,在通用飞机制造领域,新型飞机开始越来越多的使用先进复合材料.复合材料结构件凭借着良好的耐疲劳性能、减振性能、耐湿热性能,以及具有较高的比强度,且易于维护修理等特点,逐渐被飞机制造业广泛使用.而小型公务机和运动飞机越来越多地采用低成本制造技术,来推进该类飞机市场占有率.     

先进复合材料制造工艺成本估算模型研究现状

降低制造成本是复合材料推广使用的必经之路,建立成本估算模型是定量评价复合材料工艺成本的基础和降低复合材料工艺成本的重要技术手段。复合材料制造设计的核心就是针对特定产品选择最佳的材料和制造工艺,实现产品性能与成本的最佳平衡。而成本估算模型可以在工艺过程与成本之间建立定量关系,这是制造设计的关键组成部分。本文对国外先进复合材料制造成本估算模型研究的现状进行了总结和评述,给出了主要成本估算模型的类型、建模方法以及各自的特点及适用范围,提出了基于成本估算模型的工艺 性能 成本集成分析的未来研究方向。     

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.     

大型复合材料构件数字化加工工装与装置的开发与应用

复合材料是由2种或2种以上不同性质的材料,通过物理或化学方法复合而成的一种综合性能优于原各组成材料性能、能克服单一材料缺陷的新型材料.根据材料的结构、性能或组成,复合材料可分为多种类型.其中,碳纤维/树脂复合材料(简称C/E复合材料)作为一种典型的先进复合材料,具有重量轻、模量高、比强度大和耐腐蚀等一系列优点,在诸如飞机机翼、大型运载火箭舱段、航天飞行器舱体等航空航天与国防军工产品的研制与生产中得到越来越广泛的应用.例如,波音787"梦想"飞机为大幅度减轻结构重量,大量采用了复合材料,所用复合材料占50％左右,提高燃油效率20％[1].     

大型碳纤维复合材料冂形梁的制造

全复合材料垂直尾翼是我国将碳纤维复合材料用于产品主要构件的首次尝试。全复合材料垂直尾翼由碳/环氧蒙皮、长桁、肋和梁组成,它的采用可以使垂尾减轻结构重量15%以上。这种材料的采用将使产品的性能得到一定的改善。 碳纤维复合材料具有可设计性,为大展弦比的机翼、整体机身及高推重比发动机的零件设计提供了可能性。但复合材料的各向异性给设计和制造工艺带来了许多麻烦。大型碳纤维复合材料门形梁的制造涉及到模具、制造工艺、变形等许多问题,必须在分析的基础上,用实验的方法,逐一确定     

复合材料数字化制造技术在飞机壁板上的应用

复合材料设计/制造的复杂性和独特性,使复合材料构件的成本、性能受到一定的影响,大量复合材料的应用更是对制造能力提出了巨大的挑战。为迎接这一挑战,构建复合材料构件数字化设计/制造环境,实施复合材料构件数字化设计/制造技术,已成为国内外航空企业的必然选择。     

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.     

非对称纤维增强层合薄板室温形状的计算

引言 从目前国内外的现状看,处于实用阶段的纤维增强复合材料,是设计和分析比较简单、制造过程中能确保几何形状与尺寸的对称层合板。就是这样,先进复合材料已以其高的比强度、比刚度等许多优异特性而倍受关注。这种材料的采用,已成为衡量当今和下一代航空与