高速发展航空工艺技术的几点设想(下)

二、开发性工艺技术所谓“开发性工艺技术”,是指由于航空产品性能提高的需要而发展起来的工艺技术。其中包括通常所说的新材料工艺、新结构工艺和新技术工艺。为了实现航空工业产品现代化,我们应该大力开展开发性工艺技术的研究。现代高性能的飞机要求选用的材料、结构强度大,重量轻,疲劳寿命、断裂韧性好。从而发展了钛合金、复合材料、整体结构、蜂窝结构。如F15飞机钛合金用量占百分之二十六点二,复合材料用量占百分之二。复合材料的应用还处于初始阶段,今后随着技术上的成熟和成本的下降,在飞机上的用量会有大幅度的增长。这就必须在工艺技术上解决一系列问题,做大量的工艺研究工作。如钛合金整体结构的加工,钛合金板材的超塑成形、蠕变成形,电子束焊接,扩散连接等。复合材料结构则另有一     

某型通用飞机复合材料机翼结构的优化设计

正与金属材料相比,复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性,越来越多地应用到飞机结构上。理论分析表明,采用复合材料制造飞机主体结构可以使结构重量减轻20%~30%。结构重量的减轻导致所需的机翼面积减小、所需推力减小,从而使发动机重量减轻,进而提高发动机燃油使用效率、减低油耗。结构重量减轻30%,燃油消耗可以降低7%~15%,直接降低了运营成本。因此,研究复合材料机翼结构优化     

CJ818中央翼盒复合材料结构设计及分析

中央翼盒是飞机主要的承力结构,承担着飞机起飞、巡航和着陆过程中机翼及机身传来的各种载荷。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;由于复合材料各向异性的特点,使其结构设计比金属结构更为复杂。对CJ818飞机的中央翼盒进行复合材料结构设计,强度校核后对复合材料结构设计进行优化。对比中央翼盒复合材料结构设计与金属结构设计,为我国大飞机中央翼盒结构设计做一些探索性的工作。     

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％。     

CJ828中央翼盒复合材料结构设计

中央翼盒是飞机主要的承力结构,承担着飞机起飞、巡航和着陆过程中机翼及机身传来的各种载荷[1].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;由于复合材料各项异性的特点,使其结构设计比金属结构更为复杂.对CJ828飞机的中央翼盒进行复合材料结构设计,强度校核后对复合材料结构设计进行优化.对比中央翼盒复合材料结构设计与金属结构设计,为我国大飞机中央翼盒结构设计做一些探索性工作.     

小型无人飞机复合材料典型结构形式分析

先进复合材料以其高比强度、高比刚度的特性、显著的减重效益及良好的成型工艺性,逐渐成为小型无人飞机的主体材料.复合材料容易实现整体固化成形,机械连接少,而小型无人机载荷小,结构形式相对简单,一般用玻璃纤维复合材料就能满足设计要求.本文对小型无人飞机复合材料典型结构形式进行了详细分析,可为小型无人飞机采用复合材料结构设计提...     

复合材料结构数字化设计与工艺制造一体化技术研究及应用

复合材料具有比强度高、比刚度大、可设计性强、抗疲劳损伤性能和耐腐蚀性良好、尺寸稳定性好、隐身性好、便于大面积整体成型、并可大大降低飞机机体结构重量、有效提高商用载荷等诸多优点,因此大批飞机零部件相继采用复合材料结构.     

国外飞机先进复合材料技术

先进复合材料比模量、比强度高(见表1),抗疲劳、耐腐蚀、可设计和工艺性好,因此复合材料受到飞机结构设计师的青睐,当前飞机整体复合材料结构技术成为了发展的重要方向. 数十年来欧美发达国家实施了由政府和军方组织、高校与科研机构参加的多个复合材料发展计划.这些计划的实施突破了航空复合材料结构设计、材料、工艺等关键技术,推动了复合材料技术的迅速发展,起到了显著的效果.     

低能量冲击损伤复合材料飞机结构的强度性能研究

论述了含冲击损伤复合材料飞机结构的强度性能,涉及到该研究领域的主要方面,包括复合材料冲击损伤机理及特点、冲击损伤对结构性能的影响、耐久性／损伤容限要求及设计分析方法等。讨论如何进一步提高复合材料飞机结构冲击强度的设计水平。     

航空领域复合材料的机械加工技术探析

近年来,复合材料在航空领域上已获得大量应用,可实现飞机结构相应减重25％～30％.在民用飞机波音757、波音767、波音777、A300、A340上,复合材料用量已占飞机全部用料的11％～20％.商用飞机波音787上大量使用CFRP,已占飞机体积的11％,占结构件重量的50％.波音787每年所用的燃料费,比波音767减少500万美元.A380的机身、机翼板,采用大量的复合材料制造.武装直升飞机AH-60、NH-90、V-22、RAH-66上,从整流罩、地板、壁板等次承力结构到旋翼框架等主承力结构上都使用复合材料,且高达飞机重量的50％.     

一种民机装饰用阻燃复合材料的研究

酚醛树脂是一种自身具有较好阻燃性能的树脂 ,但是它的固化产物性脆 ,固化工艺性较差 ,因而其用途受到了一定的限制。本文对酚醛树脂进行了改性 ,并制成玻璃纤维 /酚醛复合材料。重点对该复合材料进行了燃烧性能、烟密度、氧指数和燃烧后所析放的气体等进行了实验 ,并采用红外光谱、热失重动力学和扫描电镜等方法对其阻燃机理进行了分析。同时对其力学性能还进行了研究。结果表明 ,这种改性酚醛树脂体系的复合材料不仅具有非常好的阻燃性能 ,而且还有良好的力学特性 ,可用作民机内装饰材料     

RTM工艺成型复合材料树脂固化过程残余应变监测研究

提出了RTM工艺树脂固化过程残余应变布拉格光栅传感器检测新方法。通过光纤光栅波长偏移与温度和固化时间之间的关系测试,得到了树脂固化过程中残余应变的变化历程,成功实现了RTM工艺树脂固化过程中残余应变的在线监测。实验结果表明,在降温过程中,残余应变的变化与温度的变化呈线性关系,这为复合材料层合板的残余应力分析提供了实验依据。     

复合材料结构的低功耗冲击区域监测方法

复合材料凭借优异性能而被广泛应用于民用飞机结构,但复合材料结构可能会因冲击而产生内部损伤并严重降低结构的性能。因此,以低功耗方法不间断地对飞行器复合材料结构进行冲击监测就显得尤为关键。面向机载提出了一种基于反向加权和的低功耗冲击区域定位算法,该算法基于数字化冲击监测原理,依据冲击响应数字序列进行冲击事件的区域定位。算法运算过程简单高效,便于通过嵌入式软件编程至核心处理器,并显著减少在核心处理器执行算法所需的功耗、时间和存储空间,有利于冲击监测系统的低功耗设计和应用。此外,将算法应用在低功耗小型化冲击监测系统中,并评估了冲击区域定位算法在复合材料机翼盒段结构上的准确率。评估结果显示,低功耗冲击区域监测方法可以准确的监测每次冲击事件,且冲击区域定位准确率达到了96%。     

OoA成型T800/607复合材料制备及性能

采用非等温DSC对非热压罐(OoA)成型环氧树脂基体607进行了固化动力学研究,确定了树脂的固化动力学方程。制备了T800/607热熔预浸料和复合材料单向板,并比较了热压罐和OoA成型工艺下T800/607复合材料的性能。结果表明:该类预浸料室温储存期大于30 d,OoA成型质量优异,复合材料孔隙率远低于1%。OoA成型复合材料的弯曲强度为1 480 MPa,层剪强度为96.7 MPa,与在热压罐条件下固化的复合材料性能相当。     

混合遗传算法及其在叶片自动优化设计中的应用

 在遗传算法中 ,采用单纯形法寻优取代变异运算构成混合遗传算法 ,以提高遗传算法局部搜索能力。算例表明混合遗传算法可有效提高搜索效率和对最优解的逼近程度。采用三次多项式和多圆弧方法生成叶型中弧线 ,三次多项式分布叶型厚度 ,对叶型进行参数化。将N S方程正问题流场数值计算与混合遗传算法相结合 ,构成叶轮机械叶型自动优化设计。尝试由气流转角、总压损失和叶型型面面积构成目标函数 ,对压气机叶型进行自动优化设计。     

纤维增强铝复合丝弹性模量的测试与分析

通过自行改进的装置对束丝纤维复合丝的弹性模量进行了测试,并对复合丝拉伸过程中的切线弹性模量随应变化的规律进行了分析讨论,发现该复合材料切线弹性模量在基体屈服应变附近有明显的转折点,通过准确测定两个阶段的弹性模量可以获得评价复合丝复合质量的有关参数。     

不锈钢丝增强铝复合材料研究

本文采用560(?)、70MPa0.5小时真空热压工艺制得了外观晶质优良、纤维排列均匀、厚约1毫米的不锈钢丝/铝复合材料板,并对其机械性能、拉伸应力一应变特性以及拉伸断口形貌进了分析,认为不锈钢丝增强铝复合材料具有广阔的应用前景。     

复合材料RTM制造工艺计算机模拟分析研究

研究以计算机模拟分析技术的实际工程应用为目的,在普通 WINDOW窗口下实现各类平面构件RTM工艺过程的控制体积单元 /有限元算法 ( CV/FEM),进行工艺过程的压力场及树脂流场模拟分析。模拟分析主要工艺参数——树脂粘度、注射压力及预成型体渗透特性对 RTM工艺过程的影响规律。研究得出注射压力及渗透率与工艺充模时间的定量反比关系,以及树脂粘度与充模时间的的定量线性关系。研究还揭示了注口设计对充模时间的影响规律。实验验证表明工艺模拟分析结果与实验结果有较好的一致性。 RTM工艺过程的计算机模拟分析技术将为优化工艺设计、减低工艺实验成本及保证产品质量提供有效的技术手段     

Non-destructive Evaluation of Composite Pressure Vessel by Using FBG Sensors

In recent years, advanced composite structures are used extensively in many industries such as aerospace, aircraft, automobile, pipeline and civil engineering. Reliability and safety are crucial requirements posed by them to the advanced composite structures be- cause of their harsh working conditions. Therefore, as a very important measure, structural health monitoring (SHM) in-service is defi- nitely demanded for ensuring their safe working in-situ. In this paper, fiber Bragg grating (FBG) sensors are surface-mounted on the hoop and in the axial directions of a FRP pressure vessel to monitor the strain status during its pressurization. The experimental results show that the FBG sensors could be used to monitor the strain development and determine the ultimate failure strain of the composite pressure vessel.     

复合材料叠层板壳有限元的渐近解

 本文针对复合材料叠层板壳结构建立了一个分层计算的有限元模型,此模型的特点是以参考面的位移和各层横向剪应变作为独立的自变量,导出了叠层板壳的有限元模式,这是和原有分层模型的本质区别,从而具有以下优点:(1)刚度矩阵具有良好特性,可采用渐近法求解,大大提高了计算效率,克服了分层模型中的最大困难;(2)完全避免了较薄的板壳在有限元计算中常发生的“剪切自锁”现象;(3)较精确地考虑了各层的剪切效应,无须再引入剪切修正系数。还采用此模型较好地解决了任意铺层的叠层板弯曲、叠层板脱层屈曲和承受任意载荷的轴对称叠层壳的弯曲等问题,证明了此模型的优点和可靠性。此模型还极易推广应用于叠层板壳的动力、稳定和层间应力等问题。