复合材料机身壁板和隔热隔音棉衍生构型发烟性能研究

回顾了国内外复合材料热特性相关领域的研究,梳理了这些研究的相似点和不同点,并指出了研究方向存在的空缺和不足,尤其是在适航层面研究的部分缺失。试验件为复材壁板和隔音棉相关衍生结构,并根据CCAR-25-R4和GB/T10671-2008固体材料产烟的比光密度试验方法,系统测试了复合材料、隔热隔音棉及其组合衍生构型的发烟特性,分析了隔热隔音棉对发烟特性的影响,探讨了现有适航条款及符合性验证方法的适用性。结果表明:复合材料机身壁板和隔热隔音棉衍生构型能够满足当前适航条款验证方法提出的符合性判据,隔热隔音棉有效降低了复材壁板的烟比光密度和烟气释放速率。     

复材机身曲板声学分析及隔音棉优化设计

为研究飞机复材机身曲板的声学特性,用VA One建立的统计能量复材曲板模型计算了在三种不同工况下复材曲板的隔声量,并将仿真结果同试验数据进行比较,以此验证其有效性;随后用该统计能量模型分析了铺设不同厚度、密度的隔音棉对复材曲板隔声量的影响,并以模型中接收室的声压级为对象,将隔音棉厚度、密度两个参数进行优化分析,得到了二者在飞机工程应用中的最佳组合方式;最后研究了铺设不同面积隔音棉对复材曲板隔声性能的影响。结果表明：铺设的隔音棉厚度对复材曲板隔声量影响较大,而在目前可选的航空声学材料范围内,铺设的隔音棉密度对复材曲板隔声量影响较小,且二者在飞机工程应用中的最佳组合为厚度5 in,密度9.6 kg/m3;复材机身曲板上的隔音棉铺设面积建议在80%以上,以在飞机工程应用中达到较好的隔声效果。     

基于Patran/Nastran 和Hypersizer的复合材料后机身加筋结构形式选择分析

针对复合材料后机身加筋壁板构型选择问题,采用有限元前后置处理软件Patran建立有限元模型,使用有限元分析软件Nastran进行初步分析,利用复合材料结构分析与优化软件Hypersizer进行结构形式的优化计算分析,优选出后机身壁板最佳结构形式。通过计算分析,得出有意义的工程经验。     

民用航空含Ω型长桁复合材料加筋壁板制造技术研究

含Ω型长桁的复合材料加筋壁板由于其结构上的优势,在民用大飞机上被越来越多地采用。然而,此种类型的加筋壁板在共固化成型过程中存在Ω型长桁如何加压的问题,特别是在有严格的适航符合性审查要求的民用航空产品制造领域,进一步提高了制造难度。经过多次试验,最终采用薄壁橡胶气囊成型法制造出符合设计要求和适航要求的含Ω型长桁加筋壁板。     

大型机身复合材料加筋壁板制造技术及应用

复合材料机身是我国新研制的大型民用客机的重要结构之一,其制造工艺直接影响产品的质量一致性、产能、成本等,传统手工为主的制造技术已远远不能满足当前要求。为了验证大型机身复合材料帽型加筋壁板的自动化成型工艺进行了多方位的研究探索和验证,通过串联自动铺带、自动铺丝、长桁毛坯的叠层滑移成形、填充芯材自动成形、长桁定位等工艺,完成了大型壁板的制造。研究表明,选择的壁板制造工艺技术风险低,质量一致性高,为大型复合材料机身帽型加筋壁板的自动化制造提供了基础。     

波音787复材机身段的制造技术

这种由复材组成机身的787客机,是全球第一款利用高科技碳纤维复合材料打造的客机,机身段省去1500块铝合金钣料零件和4~5万个连接件,使机体结构件尺寸变小,但更轻盈坚固。由于复合材料结构有着许多众所周知的优点,在对复材结构做了大量成功的研究试验基础上,波音公司决定787机体主要结构大规模地采用复合材料。     

民机内饰用阻燃环氧树脂及复合材料性能研究

合成一种无卤阻燃环氧树脂,并采用热熔法预浸工艺制备出玻璃纤维织物增强环氧树脂预浸料。通过DSC、流变仪等手段对树脂性能进行表征分析。将树脂与玻璃纤维织物进行复合制备预浸料并通过热压罐成型工艺制备复合材料,对复合材料的力学性能和阻燃性能进行表征分析。结果表明:该无卤阻燃环氧树脂及预浸料具有良好的工艺加工性,用其制备的复合材料试验件具有良好的力学性能和阻燃性能,垂直燃烧/水平燃烧、热释放速率、烟密度、烟毒性各项性能均可满足CCAR等适航标准的要求。     

读来读往

随着复合材料制造向高效、绿色、低成本的方向发展,以及商业航空市场带动的复合材料需求的大幅增长,航空复材业将面临更多的机遇与挑战,为此,本刊再度携手JEC,为读者奉上内容丰富的新一期复材专刊。本期中,封面文章为读者介绍了波音787复材机身段的制造技术;专稿对复合材料的切割进行了具体的阐述。论坛以复合材料自     

复材制件固化过程温度控制的探讨与实践

复合材料制件在成型过程中温度均匀性的控制,是影响产品各项力学性能的关键因素之一。通过对实际生产中典型碳纤维/环氧复合材料固化过程进行分析,分别从零件构型、工装结构和热电偶模拟方式3个方面对碳纤维/环氧复合材料制件固化过程热温度控制进行研究。分析得出该类复材制件固化时零件温度控制的一般规律,为后续同类型零件的温度控制研究打下基础。     

收口式大曲率复材零件整体成型固化制度实施方法研究

研究了大厚度半封闭式金属阴模整体成型复合材料收口式翼尖罩的固化制度.通过4组对比试验,找出了收口式翼尖罩类复合材料零件及其模具形式符合工艺规范中固化制度的实施方法,成功满足了规范中升温阶段对零件升温速率及恒温阶段对零件保温时间的要求,验证了大厚度半封闭式金属阴模整体成型复材零件的工艺可行性及可控性.     

B777全尺寸静力和疲劳试验

在B777的研制过程中，波音公司除了用分析方法对结构完整性和安全性进行估算外，还通过结构试验对分析结果进行了验证。结构试验着眼于新飞机的各个方面，包括用于新材料性能研究的小试片试验、机身长桥等结构元件试验、机翼上壁板等组件试验、机身部件试验乃至全尺寸静力和疲劳试验。为满足适航审查要求，验证结构分析方法，尽早发现结构缺陷，波音公司用两个完整的机体结构和一个单独的水平安定面进行了B777静力和疲劳试验。全尺寸试验大纲主要包括：飞机构型、试验硬件、载荷情况和施加方法、用于收集试验数据的仪器、试验进行中试验完…     

民用飞机复合材料阻燃适航验证方法讨论

复合材料已在现代飞机舱内装饰中大量使用,而大量复合材料的使用会增加飞机的火灾风险性,因此对复合材料的阻燃验证进行讨论探究具有重要意义。梳理了CCAR 25部《运输类飞机适航标准》中复合材料阻燃验证相关的条款要求,包括25.603条款材料要求,25.605条款工艺要求和25.853(a)条款的阻燃要求;介绍了当前国内民用航空产业复合材料的使用情况,包括两种主要结构形式复合材料蜂窝芯板和复合材料层压板,两种主要原材料酚醛树脂玻璃纤维织物预浸料和芳纶纸蜂窝芯,两种主要加工工艺中温模压机成型工艺和中温热压罐成型工艺;根据对PS-ANM-25.853-01-R2的解读,结合客舱内饰适航验证经验和阻燃试验数据,讨论了一种符合当前国内民机内饰发展阶段和形势的复合材料阻燃适航验证的方法。     

气囊硬度对固化后帽型长桁厚度的影响

为满足宽体客机机身轻质高强的要求,机身复合材料蒙皮需要长桁的支撑以提高复合材料壁板的刚度。为获得厚度均匀性良好的帽型长桁加筋壁板,对帽型长桁加筋壁板成型工艺中真空袋囊芯模的方法进行了改进,提出了一种硅橡胶囊芯模与真空袋囊芯模相结合的方法,获得了厚度均匀性良好的帽型长桁壁板,满足机身复合材料帽型长桁-蒙皮共固化成型时尺寸精度的要求。利用有限元仿真方法,研究了硅橡胶囊芯模截面尺寸、硅橡胶材料属性对长桁厚度均匀性的影响,结果发现所用硅橡胶囊芯模硬度越大,长桁尺寸均匀性越差。不同条件下所得长桁厚度对理论分析的准确性进行了验证。考虑硅橡胶硬度对长桁尺寸均匀性及工艺操作性的影响,最终选定所用硅橡胶气囊硬度为50HA,所得蒙皮-长桁实际测量的平均厚度与理论厚度偏差小于6%,细观分析发现蒙皮-长桁连接处纤维走向没有发生变形。     

复合材料气瓶热防护材料隔热性能试验研究

以复合材料气瓶热防护材料的耐高温及隔热性能为研究对象，通过真空舱模拟上面级飞行段的真空环境，采用石英灯阵模拟热源，对两种热防护方案开展真空热试验，分析了不同材料（组合）、多层隔热组件不同单元的隔热性能及其差异产生的原因。结果表明两种防热方案都可使气瓶壁面温度满足不超过70 ℃的温度要求，其中“柔性隔热毡+中温多层”组合防热结构的耐温和隔热性能更优，并通过理论计算与试验值对比验证了热仿真计算中的不确定性，试验结果可为后续型号防热设计提供参考。     

热压罐成型复合材料加筋壁板构件固化变形分析

针对热固性复合材料存在较为严重的固化变形问题,通过数值分析的方法对热固性树脂基复合材料加筋壁板的固化变 形进行研究。选取热压罐成型复合材料加筋壁板构件做为研究对象,建立了热固性树脂基复合材料反应动力学模型、热压罐内复 合材料温度场和固化变形场的时变模型,利用ABAQUS有限元分析软件Heat transfer模块计算热传递、General static模块分析变形 场,计算分析温度、压力等典型工艺参数对T型加筋壁板固化变形的影响。结果表明：升温速率取3 K/min,罐内压力取0.4～0.6 MPa,即可满足制件的加工精度要求也能够满足经济性要求;保温温度的提高和保温时间的延长均导致了本例固化变形的减小; 双平台固化的结果不如单平台固化的;铺层一致性越高,对称性越好,固化变形越小。     

飞机复合材料结构适航符合性验证思路研究

总结了复合材料结构的特点,分析了CCAR-25部中适用于复合材料结构的适航条款,明晰了复合材料结构在材料、设计、制造、验证等方面需遵循的适航要求。在此基础上结合咨询通告AC20-107B和相关工业标准,给出复合材料结构适航符合性验证思路。     

民用飞机复合材料主结构适航符合性研究

介绍了民用飞机复合材料主结构适航取证方法。该取证方法是基于试样和组合件试验支持的分析方法,符合FAA和EASA发布的指导条例。根据FAA新近发布的资讯通报AC20—107B,给出了复合材料主结构静强度、疲劳和损伤容限符合性方法需遵循的原则。最后给出了全尺寸复合材料部件静强度、疲劳和损伤容限试验流程。研究的复合材料主结构取证方法符合适航当局颁布的适航规章和咨询通报要求。     

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。     

民用飞机动力装置溅水试验适航验证方法

通过对民用飞机溅水形态进行分析,结合相关适航文件、咨询通告和工业标准,给出了溅水试验中试验速度和飞机构型的选择方法.分别从工程试验和适航验证试验方面,得到溅水试验最严酷状态下的飞机-发动机构型,并通过向适航审查方演示飞机-发动机组合在溅水状态下运行的安全性,给出了试验场地设置和试验通过判据的建议值.研究成果可供制定民用飞机动力装置溅水试验方案时参考.     

影响飞机持续适航性的因素分析

一、概述民用飞机的适航性通常是指保证飞机飞行安全应具备的各种品质都符合飞行安全标准的要求。它通常包括飞机的初始适航性和持续适航性两个方面。初始适航性是指航空器和每个零部件的设计和生产与适航当局规定的适航标准和规范的符合性;而持续适航性是指航空器在取得适航批准投入使用之后,其运行的固有安全性与适航当局批准的在设计制造时的基本安全标准的符合性。因此,航空器的适