航空航天结构材料复合材料部分-思考题
航概思考题部分答案
航空航天概论思考题1．什么是航空什么是航天航空与航天有何联系答：飞行器在地球大气层内的航行活动为航空。
指人造地球卫星、宇宙飞船等在地球附近空间或太阳系空间飞行。
联系：ⅰ：航空宇航天是紧密联系的；ⅱ：航空航天技术是高度综合的现代科学技术：力学、热力学和材料学是航空航天的科学基础。
电子技术、自动糊控制技术、计算机技术、喷气推进技术和制造工艺技术对航空航天的进步发挥了重要作用。
医学、真空技术和低温技术的发展促进了航天的发展。
2．航天器是怎样分类的各类航天器又如何细分答：按技术分类和按法律分类。
按技术分类主要按飞行原理进行分类，根据航空器产生升力的原理不同，航空器可分为两大类：⑴轻于空气的航空器⑵重于空气的航空器。
轻于空气的航空器包括：气球，汽艇，飞艇等；重于空气的航空器又分为：固定翼航空器、旋翼航空器、扑翼机、侧旋转翼机。
其中固定翼航空器又分为飞机和滑翔机；旋翼航空器又分为直升机和旋翼机。
按法律分类：分为民用航空器和国家航空器。
3、要使飞机能够成功飞行，必须解决什么问题答：作为动力源的发动机问题；飞行器在空中飞行时的稳定和操纵问题。
3．简述对飞机的创造发明做出卓越贡献的科学家，及他们的工作答：阿代尔在1890年10月9日制成了一架蝙蝠状的飞机进行试飞，但终因控制问题而摔坏。
美国科学家.兰利1891年设计了内燃机为动力的飞机，但试飞均告失败。
德国的O.李林达尔，完善了飞行的稳定性和操纵性，于1891年制成一架滑翔机，成功地飞过了30米的距离。
美国的莱特兄弟从1896年开始研究飞行，他们在学习前人着作和经验的基础上，分析其成败的原因，并用自制的风洞进行了大量的试验，于1900年制成了一架双翼滑翔机，先进行滑翔飞行和改进，尔后又开始了动力飞行试验。
1906年，侨居法国的巴西人桑托斯.杜蒙制成箱形风筝式飞机“比斯－14”，并在巴黎试飞成功。
1908年，冯如在旧金山自行研制出我国第一架飞机。
1909年7月，法国人L.布莱里奥驾驶自己设计的一架单翼飞机飞越了英吉利海峡，从法国飞到了英国。
复合材料在航空航天领域的应用
复合材料在航空航天领域的应用航空航天工程是当今科技领域中最具挑战性和前沿性的领域之一。
随着科技的不断进步，复合材料作为一种新型材料，在航空航天领域中得到了广泛的应用。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成，具有优异的力学性能和轻质化特点，成为航空航天工程中不可或缺的材料。
复合材料在航空航天领域中的应用主要体现在飞机结构中。
传统的金属材料在飞机结构中存在着重量大、阻力大等问题，而复合材料具有比重较低、强度高、刚度大等优点，可以有效减轻飞机的自重，并提高飞机的飞行性能。
例如，复合材料可以用于飞机的机翼、机身等结构部件，使得飞机具有更好的飞行稳定性和燃油经济性。
复合材料在航空航天领域中还广泛应用于航天器热保护系统。
航天器在大气层再入过程中会受到高温的热辐射，传统的热保护材料往往难以满足高温、高速的要求。
而复合材料具有优异的耐高温性能和热稳定性，可以有效保护航天器在再入过程中不受高温的影响。
因此，复合材料在航天器热保护系统中的应用，可以保证航天器的安全和稳定。
复合材料还被广泛应用于卫星的结构设计和制造中。
卫星需要具有轻质化、高强度、高刚度等性能，以满足卫星在太空中的长期运行需求。
复合材料作为一种理想的卫星结构材料，可以有效减轻卫星的重量，提高卫星的运载能力和工作效率。
因此，复合材料在卫星制造中的应用，可以提高卫星的整体性能和可靠性。
复合材料在航空航天领域中的应用是不可忽视的。
复合材料以其轻质化、高强度、高刚度等优点，为航空航天工程提供了新的解决方案。
随着科技的不断进步，相信复合材料在航空航天领域中的应用将会更加广泛，为航空航天工程的发展注入新的活力。
聚合物复合材料在航空航天中的应用
聚合物复合材料在航空航天中的应用航空航天工业是现代科技的重要领域之一，而聚合物复合材料作为一种具有轻质、高强度和多功能的材料，正在航空航天领域得到越来越广泛的应用。
本文将详细介绍聚合物复合材料在航空航天中的应用，并分析其优点和潜力。
1. 简介聚合物复合材料是由两个或多个不同的材料组合而成，以利用各材料的优点并弥补其缺点。
聚合物作为基体材料，通过添加纤维增强材料（如碳纤维或玻璃纤维）来提高材料的强度和刚度。
这种组合材料具有轻质、高强度、抗腐蚀、抗疲劳和耐高温等优点，因此被广泛应用于航空航天领域。
2. 航空中的应用（1）航空器结构材料：聚合物复合材料被广泛用于飞机的结构部件，如机翼、机身和尾翼等。
相比于传统的金属材料，聚合物复合材料具有更好的重量-性能比，可以降低飞机的自重，提高燃油效率。
此外，聚合物复合材料还具有较好的耐腐蚀性能，能够减少维护成本。
（2）飞机内部结构：在飞机的内部结构中，聚合物复合材料也得到了广泛应用。
例如，航空航天公司正积极开发利用聚合物复合材料制造座椅、壁板和地板等内饰部件，以减轻飞机的整体重量，提高乘客的舒适性。
3. 航天中的应用（1）火箭和卫星：聚合物复合材料在火箭和卫星的制造中发挥着重要作用。
这些复合材料能够承受极端的温度和压力环境，同时具有较高的强度，使得火箭和卫星在发射和太空环境中具备足够的可靠性和耐久性。
（2）航天飞机：聚合物复合材料在航天飞机的制造中具有关键地位。
例如，航天飞机的热护盾瓦块采用了聚合物基复合材料，具有良好的隔热性能和耐热性能，能够保护航天飞机在重返大气层时不受高温的影响。
4. 优点和潜力聚合物复合材料在航空航天中的应用具有以下优点和潜力：（1）轻质高强：相较于传统的金属材料，聚合物复合材料具有更轻的重量和更高的强度，能够降低航空器的自重，提高飞行性能和燃油效率。
（2）多功能性：聚合物复合材料可以根据需要进行定制，并具备多种功能，如导热、导电和防腐蚀等。
航空航天概论第一章思考题(不全)
1.什么是航空？什么是航天？航空和航天有何联系？航空：载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。
必须具备空气介质和克服自身重力的升力，大部分航空器还要有产生相对于空气运动所需的推力。
航天：载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。
联系：航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。
但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空和航天之间产生了必然的联系2.飞行器是如何分类的？按照飞行器的飞行环境和工作方式不同，分为：航空器，航天器，火箭和导弹。
航空器在大气层内飞行，依靠空气的静浮力或与空气相对运动的空气动力升空飞行。
航天器在大气层外的空间飞行，在运载火箭的推动下获得必要的速度进入大气层外空间，然后再引力作用下完成轨道运动。
火箭可以在大气层内或大气层外飞行，以火箭发动机为动力升空。
导弹可以在大气层内或大气层外飞行，是一种飞行武器，依靠制导系统控制其飞行轨迹。
3.航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？根据产生升力的基本原理不同，分为轻于同体积空气的航空器（依靠空气的静浮力升空，又叫浮空器）和重于同体积空气的航空器（靠与空气相对运动产生升力升空）两大类。
轻于同体积空气的航空器气球：无推进装置；飞艇：有推进装置，可控制飞行。
重于同体积空气的航空器：固定翼航空器：1)飞机：由动力装置产生前进推力或拉力，由固定机翼产生升力。
2)滑翔翼：没有动力装置，由飞机推曳起飞，或用汽车等其他装置牵引起飞。
旋转翼航空器：1)直升机：以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源。
2)旋翼机：利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力。
扑翼航空器：机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动，既产生升力又产生向前的推进力。
倾转旋翼航空器：同时有旋翼和固定翼，且在机翼两侧翼梢处各装有一套可在水平与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件。
4.航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？航天器分为无人航天器和载人航天器。
航空航天结构材料：4.复合材料力学性能特点与结构设计理念
3.1 结构设计一般原则
(2) 按使用载荷设计时，采用使用载荷所 对于的许用值称为使用许用值；按设 计载荷校核时，采用设计载荷所对应 的许用值，称为设计许用值。 许用值是计算中允许采用的性 能值，由一定的试验数据确定。
3.1 结构设计一般原则
数据统计方法
制造期间的操作差异 原材料批间差异 检验差异 材料固有差异
界面区能量流散的因素
界面能量流散与基体类型（脆性、韧性）、界面 粘结状态、固化反应化学键分布等很有关系
19
2. 复材界面与纤维/树脂匹配
裂纹的扩展与能量流散过程
能量
树脂 纤维
界面粘结很强：裂纹未在界面区扩展，较多能量集中于裂纹尖端，冲断纤维 复合材料呈现脆性破坏特征
纤维
能量
树脂
界面粘结很弱或裂纹尖端能量很大：在界面产生大面积脱粘破坏，同时于裂 纹尖端能量依然集中，引起纤维断裂
环境 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温
1. 复合材料力学性能特点
层压板力学性能
编号 1 2 3 4 5 6
性能项目 开孔拉伸强度 填孔拉伸强度 开孔压缩强度 填孔压缩强度 冲击后压缩强度
挤压强度
环境
室温干态 室温湿态 高温干态 高温湿态
1. 复合材料力学性能特点
数据归一化
纵L 向 (x)
强度、模量 强度、模量
横T 向 (y)
强度、模量
剪切
纵横剪切强度、纵横剪切模量
1. 复合材料力学性能特点
单向板力学性能工程常数
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
性能项目 0°拉伸强度 0°拉伸模量
泊松比 90°拉伸强度 90°拉伸模量 0°压缩强度 0°压缩模量 90°压缩强度 90°压缩模量 面内剪切强度 面内剪切模量
航天飞行器结构设计原理第四次作业参考答案
答案说明：由于这次作业大家都完成的很好，这里就直接引用其中一些同学的答案作为参考答案。
1.航天飞行器结构材料的选取有哪些主要考虑因素和要求？（答案来自薛锋丰同学）
2.试述空间环境对航天器结构材料的影响。
（答案来自赵语琦同学）
3.试述航天器结构的蜂窝夹层板组成及其力学特性。
在此力学
特性下，
????
??,,,======yz xz xy c z c y c x G G G E E E （答案来自韩超泓同学）
结构上由面板，芯子，胶黏剂组成。
夹板：采用铝合金等金属材料或者碳钎维、凯芙拉、玻璃布等复合材料；
蜂窝芯：采用铝蜂窝或是芳纶纸蜂窝；
胶黏剂：
面板与蜂窝用： J47D 底胶，J47C 胶膜；
蜂窝芯子用： J47D 发泡胶；
蜂窝芯子与埋件：灌注胶。
力学特性：
（1）面板承受弯矩，应力沿厚度分布；
（2）蜂窝芯承受横向剪切力，剪切变形不可忽略；
（3）芯子具有支持面板，避免失稳作用。
G r G G r G G E r E E E yz xz xy c z c y c x δδδ313103200,,,====
== 4. 为什么航天器蜂窝板设计时必须注意芯格打孔或开槽通气？如何打孔？（答案来自崔书豪同学）
由于空间环境的要求， 真空环境， 为使得蜂窝夹层板与外界的压强平衡， 需要对芯格打孔或开槽通气。
对于高度 h >20mm 蜂窝芯， 每蜂窝包打两个 0.3mm 小孔。
5. 什么情况下蜂窝板中要采用埋件？（答案来自宁蕙同学）
答： 为了避免直接集中力传递， 在蜂窝夹层结构的连接和集中力传递时要采用埋件。
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1.什么是航空？什么是航天？航空和航天有何联系？航空：载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。
必须具备空气介质和克服自身重力的升力，大部分航空器还要有产生相对于空气运动所需的推力。
航天：载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。
联系：航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。
但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空和航天之间产生了必然的联系2.飞行器是如何分类的？按照飞行器的飞行环境和工作方式不同，分为：航空器，航天器，火箭和导弹。
航空器在大气层内飞行，依靠空气的静浮力或与空气相对运动的空气动力升空飞行。
航天器在大气层外的空间飞行，在运载火箭的推动下获得必要的速度进入大气层外空间，然后再引力作用下完成轨道运动。
火箭可以在大气层内或大气层外飞行，以火箭发动机为动力升空。
导弹可以在大气层内或大气层外飞行，是一种飞行武器，依靠制导系统控制其飞行轨迹。
3.航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？根据产生升力的基本原理不同，分为轻于同体积空气的航空器（依靠空气的静浮力升空，又叫浮空器）和重于同体积空气的航空器（靠与空气相对运动产生升力升空）两大类。
轻于同体积空气的航空器气球：无推进装置；飞艇：有推进装置，可控制飞行。
重于同体积空气的航空器：固定翼航空器：1)飞机：由动力装置产生前进推力或拉力，由固定机翼产生升力。
2)滑翔翼：没有动力装置，由飞机推曳起飞，或用汽车等其他装置牵引起飞。
旋转翼航空器：1)直升机：以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源。
2)旋翼机：利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力。
扑翼航空器：机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动，既产生升力又产生向前的推进力。
倾转旋翼航空器：同时有旋翼和固定翼，且在机翼两侧翼梢处各装有一套可在水平与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件。
4.航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？航天器分为无人航天器和载人航天器。
复合材料总思考题及参考答案修订稿
复合材料总思考题及参考答案集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-复合材料概论总思考题一．复合材料总论1.什么是复合材料复合材料的主要特点是什么①复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
②1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4)材料和结构的统一2.复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点（1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能3.复合材料是如何命名的如何表述举例说明。
4种命名途径①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料②(1) 强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料（3）基体与增强体并用：碳纤维增强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢4.常用不同种类的复合材料(PMC，MMC，CMC)各有何主要性能特点？5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容 3个层次答：1、一次结构：由集体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能；二次结构：由单层材料层复合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构：指通常所说的工程结构或产品结构，其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能；②铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能；③结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。
6.试分析复合材料的应用及发展。
答：①20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料。
至60年代，在技术上臻于成熟，在许多领域开始取代金属材料。
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航空航天结构材料复合材料部分-思考题
第一章绪论
1. 什么是复合材料？什么是先进复合材料？简述结构复合材料由哪些组分组成及其各组分的作用。
2. 复合材料按基体不同可分为哪几类？并写出其各自的耐温范围及突出的优缺点。
3. 复合材料的主要性能特点是什么？目前还存在哪些问题？举例说明复合材料的应用。
第二章组分材料及产品形式
2.1 增强材料
1. 什么是增强材料？请列举可作为增强材料的各种纤维。
2. 什么是碳纤维？并简述碳纤维的结构。
按照有机前驱体的不同，碳纤维可分为哪几类？简述PAN基碳纤维的制备工艺流程。
2.2 基体材料
1. 树脂体系由哪些组分组成？各组分的作用是什么？热固性树脂和热塑性树脂有什么区别？
2. 简述复合材料中树脂的作用。
3. 常用的热固性树脂有哪些？对其性能进行对比。
4. 热塑性树脂有哪些优缺点？列举常用的热塑性树脂。
2.3 产品形式
1. 复合材料产品形式有哪些？
2. 复合材料用织物有哪些种类？
3. 预成型体有什么优缺点？
4. 什么是预浸料？预浸料有哪些制备方法？
5. 夹芯材料有哪些类型和特点？
2.4 成型工艺
1. 列举复合材料的成型工艺及各成型工艺的特点。
2. 列举树脂、纤维和预浸料的工艺特性及其测试方法。
3. 简述复合材料热压罐工艺的制造流程，并画出铺层示意图。
第三章复合材料的设计验证方法概论
3.1 设计选材一般原则
1. 什么是许用值？什么是设计许用值？简述确定复合材料设计许用应变的一般原则。
如何提高设计许用值？
2. 单向复合材料力学性能的11个工程常数是什么？什么是CAI，CAI表征复合材料的什么性能？分别写出复合材料纵向拉伸模量和横向拉伸模量的混合定律公式。
3. 拉伸试验、压缩试验、剪切试验和弯曲试验的测试或加载方法分别有哪些？
3.2 层合板性能分析
1. 计算单向纤维复合材料的应力和应变时要用到哪些性能？简要描述用于分析复合材料弹
性性能的复合材料圆柱组合体模型。
2. 写出最大应变准则公式和Hashin失效准则纤维模式公式。
3. 简述层压板的拉伸失效形式和压缩失效形式。
4. 在层压板的性能分析中，由单层到层压板的考虑包括哪些效应和影响因素？
3.3积木式验证
1. 什么是积木式验证？积木式验证的一般方法是什么？
2. 画出商用积木式方法示意图，标明每一块和每一组的内容。
第四章复合材料结构形式与应用设计
4.1~4.2 结构形式与连接技术
1. 列举复合材料的结构形式。
2. 简述胶接连接与机械连接的优缺点。
3. 简述胶接连接设计的一般原则和机械连接设计的一般原则。
4. 列举胶接连接的评价方法。
4.3~4.4 损伤耐久性与再循环
1. 什么是损伤容限？损伤有哪些类型？如何检测？
2. 什么是损伤阻抗？损伤阻抗有哪些影响因素？
3. 耐久性设计方法有哪些？请分别简述。
4. 简述剩余强度的影响因素。
5. 简述复合材料如何进行再循环？。