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先进复合材料在航空航天领域的应用研究

先进复合材料在航空航天领域的应用研究

先进复合材料在航空航天领域的应用研究先进复合材料在航空航天领域的应用研究摘要:复合材料由于其优异的力学性能和轻质化特性,广泛应用于航空航天领域。

本文主要对先进复合材料在航空航天领域的应用进行综述,包括复合材料的种类及其特点、复合材料在飞机结构、发动机、燃料储存和导航系统中的应用,以及将来的发展趋势。

第一部分:引言航空航天工业对材料的需求一直都很高,要求材料具有轻量化、高强度、抗腐蚀等特性。

传统的金属材料在满足这些要求时存在一定的局限性。

而现代复合材料却能够满足这些需求,因此得到了广泛应用。

本文将对先进复合材料在航空航天领域的应用进行深入研究,以及对未来的发展趋势进行展望。

第二部分:复合材料及其特点先进复合材料由两种或多种不同的材料通过物理或化学方法组合而成,具有独特的力学性能和轻质化的特点。

常见的复合材料有纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Composites,简称FRC)和层板复合材料(Laminated Composites)等。

纤维增强复合材料由纤维和基体组成,以碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料最为常见。

层板复合材料由不同方向堆叠的多层材料组成,可以根据不同需求设计。

复合材料的特点包括高比强度、高比刚度、低热膨胀系数、良好的阻尼性能和耐腐蚀性等。

第三部分:复合材料在飞机结构中的应用先进复合材料在飞机结构中的应用主要包括机身、机翼和尾翼等部件。

由于复合材料的轻质化优势,可以减少飞机的整体重量,提高燃油效率。

同时,复合材料具有高强度和刚度,可以提高飞机的结构强度和抗风险能力。

此外,复合材料还具有良好的抗腐蚀性能,可以减少维护成本。

因此,将复合材料应用于飞机结构中能够满足飞机工业对材料的多重要求。

第四部分:复合材料在发动机中的应用先进复合材料也被广泛应用于航空发动机。

由于发动机工作环境恶劣,需要具有良好的温度和腐蚀抗性。

复合材料的优异特性使得其适用于制造高温部件,如涡轮叶片和燃烧室。

复合材料在航空领域的用途

复合材料在航空领域的用途

复合材料在航空领域的用途航空工业的发展从来都是以技术进步为驱动力的,而复合材料作为一种新型材料,在航空领域的应用越来越广泛。

复合材料具有高强度、轻质化、耐腐蚀、低热膨胀系数等优点,可以有效提高飞机的性能和安全性。

本文将重点介绍复合材料在航空领域的用途。

1. 结构件应用复合材料在航空领域广泛应用于飞机结构件上,如机身壁板、翼面、垂尾等。

相比于传统金属材料,采用复合材料可以显著减轻结构重量,降低燃油消耗,并提升飞机整体性能。

复合材料的高强度和抗冲击性能可以提高飞机的结构强度,增加安全性。

2. 动力系统应用复合材料在航空领域的另一个重要应用是动力系统上,如发动机叶片、气门、涡轮等。

复合材料可以耐高温、耐磨损、降低噪音和振动,使得动力系统具有更好的性能和可靠性。

同时,采用复合材料制造发动机部件还可以减轻重量,提高燃烧效率,降低机身油耗。

3. 内饰及设备应用除了结构件和动力系统,复合材料还被广泛应用于飞机的内饰及设备中。

例如客舱内部的座椅、行李架、蒙皮等都可以采用复合材料制造,不仅能够提供更好的舒适性和安全性,还能够减轻飞机自身重量,降低能耗。

4. 航空器维修与保养在航空器维修与保养方面,复合材料也起到了重要的作用。

由于其优异的耐腐蚀性能和良好的可靠性,使用复合材料制造的零部件不仅具有较长的使用寿命,而且在维护过程中需要投入较少的时间和费用。

因此,在航空器维修与保养中广泛采用的一种做法就是使用复合材料替换原有金属零件。

5. 其他应用除了以上提到的主要领域,航空工业还会在其他方面应用复合材料。

例如,在无人机制造中,采用复合材料能够提供更好的机动性能和稳定性。

此外,在航天器设计中,使用复合材料可以减轻重量并提供更好的抗辐射和抗高温能力。

结论复合材料在航空领域的应用越来越广泛,对于提升飞机整体性能和安全性起到了重要作用。

随着科学技术的进步和人们对于环保和节能要求的日益增强,相信复合材料在航空领域将会有更大的发展前景,并将持续推动这一行业向更加先进和可持续方向发展。

复合材料在航空航天材料加工模具中结构和工艺的应用

复合材料在航空航天材料加工模具中结构和工艺的应用

复合材料在航空航天材料加工模具中结构和工艺的应用引言随着航空航天行业的发展和航空器对轻质、高强度、高刚度材料的需求增加,复合材料作为一种重要的新型材料,在航空航天领域得到了广泛的应用。

复合材料由两种或更多种不同的材料组合而成,具有优异的力学性能、轻质化、抗疲劳、耐腐蚀等特点,这使得其在航空航天材料加工模具中的应用备受关注。

本文将就复合材料在航空航天材料加工模具中的结构和工艺应用进行深入探讨。

一、复合材料在航空航天材料加工模具中的结构设计1.1 复合材料结构特点航空航天领域对材料的要求非常严苛,需要具有优异的强度、刚度和耐高温性能。

复合材料由于其优异的力学性能,成为了满足这些要求的理想选择。

复合材料主要由增强相和基体相组成,增强相通常使用碳纤维、玻璃纤维等,基体相一般选用树脂、金属等。

这种组合结构使得复合材料不仅具有高强度和高刚度,而且还具有轻质化的特点,能够有效减轻航空器的整体重量。

1.2 复合材料在模具结构中的应用航空航天材料加工模具通常用于对复合材料进行成型、切割和定位等工艺操作。

在模具的结构设计中,需要考虑到复合材料的特点,采用合适的结构和材料对其进行加工。

一般来说,模具需要具有高强度和高刚度,以确保在加工过程中不发生变形和破损。

模具还需要具有耐磨、耐腐蚀等特点,以提高其使用寿命和稳定性。

1.3 复合材料模具的结构设计要点在设计复合材料模具时,需要考虑以下几个关键要点:(1)材料选型:选择适合复合材料加工的高强度、高耐磨、高温耐受性的材料,如钛合金、硬质合金等;(2)结构设计:采用合适的结构设计,减少模具的重量同时确保其刚度和强度;(3)表面处理:对模具表面进行特殊处理,提高其耐磨、防腐蚀性能;(4)充分考虑复合材料的成型特点,设计合适的腔型和定位装置,确保加工精度。

二、复合材料在航空航天材料加工模具中的加工工艺2.1 复合材料模具的加工方法常见的复合材料模具加工方法主要包括数控加工、电火花加工、激光加工等。

复合材料在航天航空的应用与发展

复合材料在航天航空的应用与发展

复合材料在航天航空的应用与发展复合材料是由不同种类的材料组合而成的一种新型材料,具有轻量化、高强度、耐腐蚀、耐高温等特点,因此在航天航空领域具有广泛的应用前景。

本文将从航天航空领域的需求出发,介绍复合材料在航天航空中的应用及其发展。

首先,在航天器结构中,采用复合材料可以显著降低其重量,提高载荷能力。

航天器在进入大气层时需要承受巨大的压力和温度变化,而复合材料具有较强的耐温性能和抗压能力,可以有效保护航天器内部结构及设备的完整性。

此外,复合材料还具有良好的耐腐蚀性能,可以减少航天器受到外界环境侵蚀的风险。

其次,在航空器的制造中,复合材料的应用也越来越广泛。

例如,飞机的机身、翼面和尾部等部位常采用复合材料制造,使飞机具有较低的自重、较高的刚度和较大的载荷承载能力。

此外,复合材料还可以减少空气动力学的阻力,提高飞机的空气动力性能,从而降低飞机的能耗和减少排放。

除了结构应用,复合材料还在航天航空中发挥着重要的功能性作用。

例如,航空中常见的雷达罩和机载天线罩等部件,通常采用复合材料制造,以保证其良好的电磁透明性能和超低雷达反射面积。

同时,复合材料还广泛应用于卫星、航空发动机、导弹等关键部件的制造,以提高其工作温度范围和可靠性。

随着航天航空领域的发展,复合材料的应用也在不断的创新和发展。

一方面,通过改进材料的制备工艺和技术,不断提高复合材料的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能,以满足航天航空领域的特殊需求。

另一方面,随着纳米技术的发展,可以将纳米材料引入到复合材料中,进一步改善其性能。

例如,通过添加纳米碳管可以提高复合材料的导电性能和电磁阻尼性能,使其在航天航空领域具备更广泛的应用前景。

总的来说,复合材料在航天航空中的应用与发展前景广阔。

随着科技的进步和技术的创新,复合材料将在航天航空领域发挥更加重要的作用,提高飞行器的性能和可靠性,推动航天航空领域的发展。

新型复合材料在航空航天领域的研究进展

新型复合材料在航空航天领域的研究进展

新型复合材料在航空航天领域的研究进展近年来,随着科技的不断推陈出新,各个领域都在寻求更先进、更节能、更环保的解决方案。

而在航空航天领域,新型复合材料的应用已经逐渐走向成熟,成为了未来发展的趋势。

1. 新型复合材料介绍新型复合材料由多种不同的材料组成,具有轻质、高强度、高温等特点,常用的有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和聚合物基复合材料等。

2. 新型复合材料在航空领域的应用航空领域最早开始应用的就是玻璃纤维复合材料,其轻质、高强度的特性可大大减轻飞机重量,并提高飞行速度。

现在,随着碳纤维的发展,越来越多的先进航空器选择采用碳纤维复合材料进行结构设计,如波音787和空客350等。

而且,新型复合材料的应用不仅仅局限在机身结构上,还可以用于飞机喷气发动机和飞机内部配件等领域。

3. 新型复合材料在航天领域的应用航天领域对材料的要求较高,需要具备极高的强度和抗腐蚀性,同时还需要能够承受极端的温度和压力,如新型复合材料就正好符合这些要求。

在航天飞行器的表面,采用新型复合材料可以减小飞行器的重量,从而提高其载荷能力和火箭发射能力。

此外,在航天器的结构设计中,新型复合材料也有广泛的应用,使其更加牢固和耐用。

4. 新型复合材料的研究进展随着新型复合材料的广泛应用,也有越来越多的科学家投入到相关研究中。

一方面,他们致力于研究新型复合材料的制造工艺和性能,以提高其质量和性能。

另一方面,他们也在探索如何将新型复合材料运用于更广泛的领域,如船舶、汽车和建筑等等。

5. 新型复合材料的未来发展随着航空航天领域的发展和人们对环保和节能的需求愈加强烈,新型复合材料对于未来的发展前景十分广阔。

未来可能会出现更多创新性的应用方式,而且随着技术的不断进步,新型复合材料的性能和质量也将不断提高。

综上所述,新型复合材料在航空航天领域的应用研究已经取得了不小的进展,并将成为未来发展的重点之一。

而且,我们相信,新型复合材料的相关研究也将会为其他领域的创新性应用提供有力支持和促进。

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用分析

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用分析

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用分析摘要:由于碳纤维复合材料成本高、制造工艺复杂、缺乏自主研发经验,碳纤维在航天航空领域的自主普及应用面临诸多挑战。

然而,碳纤维复合材料具有优异的综合性能、灵活的可设计性和显著的轻量化效果。

碳纤维复合材料在设备零部件中的应用仍是大势所趋。

为了尽快实现碳纤维复合材料在航天航空零部件上的大规模生产应用,还需要加大研发力度;碳纤维和树脂原材料的研发、结构设计和性能验证的积累、多材料连接工艺的研发,以及后续碳纤维可回收再生技术和零部件的售后维护。

关键词:航天航空轻量化;碳纤维;复合材料;应用1轻量化结构优化设计对原有结构件进行轻质材料的简单替代仅仅是实现航天航空轻量化的初级阶段,而实现轻量化的关键前提是进行合理的轻量化结构设计。

更为具体地,航天航空轻量化结构设计必须从整体设备的角度进行全方位的考虑,它同时包括航天航空整体设备的拓扑优化设计和尺寸形状再优化设计。

具体而言,拓扑优化设计运用多种综合分析技术和方法更为合理地优化各类材料的分布形式和连接方式,重点侧重于从宏观的层面通过零部件的薄壁化和中空化设计手段来实现设备身整体结构的轻量化。

通常是在完成拓扑优化设计的前提条件下进行尺寸和形状的优化设计,主要是通过对几何形状和尺寸、横截面积、节点位置等参数进行再次优化,目的是在维持基本刚度不发生变化的条件下达到轻量化。

在进行轻量化结构优化设计的过程中,自然界中的仿生学原理为其提供了良好的借鉴:在生物界的长期进化过程中,保持一定刚度的前提下一些生物体在生态构造上形成了重量轻、寿命长的特点。

自然界进化规律使得材料总是遵循轻量化的原则:如从动物骨胳和植物杆径的横截面可以看出,材料总是遵循物尽其能的原则进行最为合理的分布:在承受载荷较大的部位优先生长材料,而在受载很小的部位则材料分布相应地最少。

因此,自然界仿生学从造型、拓扑和构造等多方面为航天航空轻量化的优化设计提供了参考。

大量的实践过程表明,设备结构完全可以遵循自然法则进行智能化和轻量化设计。

碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用

碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用

碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用
碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体构成的先进结构材料。

它具有轻质、高强度、高弹性模量等优点,因此在航空航天
领域中被广泛应用。

首先,碳纤维复合材料在飞机机身中的应用已经成为航空制造
的主流趋势。

传统的飞机制造材料包括金属、铝合金等,而随着
制造材料的不断更新换代,碳纤维复合材料因其低密度、优异的
机械性能和设计自由度受到了广泛的关注和应用。

在飞机机身和
翼面等部位中,碳纤维复合材料不仅可以有效降低飞机重量,而
且还可以提高飞机的稳定性和安全性。

其次,碳纤维复合材料在航天器中的应用也越来越广泛。

在航
天器的结构设计中,需要同时考虑重量、强度和刚度等因素,而
碳纤维复合材料却能够满足这些要求。

与传统的金属材料相比,
碳纤维复合材料的重量仅为其1/4,又能够承受更高的载荷。

此外,碳纤维复合材料可以在空气和宇航环境下保持较好的性能,因此
也被广泛应用于航天器的热控制和防护中。

最后,碳纤维复合材料在航空航天领域中的进一步应用前景非
常广阔。

随着材料科学和制造技术的不断发展,碳纤维复合材料
的性能将不断得到提升,同时也将得到更广泛的应用。

例如,碳纤维复合材料可以被用于制造更加精密和高效的导弹、卫星等高科技产品中,从而最大限度地提高这些产品的性能和质量。

总之,碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用已经成为不可或缺的一部分。

它的轻量化、高强度和高弹性模量等优点,使得碳纤维复合材料成为航空制造和航天器设计中的首选材料之一。

随着研究和应用的不断深入,碳纤维复合材料的应用前景将变得更加广阔。

难熔金属基复合材料在航空航天领域的应用

难熔金属基复合材料在航空航天领域的应用

难熔金属基复合材料在航空航天领域的应用难熔金属基复合材料是一种具有优越性能的先进材料,广泛应用于航空航天领域。

它由金属基体和另一种或多种添加剂组成,通过粉末冶金等制备工艺得到。

难熔金属基复合材料具有高强度、高温性能、抗腐蚀性和优异的耐磨性等优点,因此在航空航天领域具有重要的应用前景。

首先,难熔金属基复合材料在航空航天领域的应用可以提高飞机的性能和安全性。

该材料的高强度和耐磨性使得它可以替代传统材料,如钢和铝合金,在飞机的结构件和发动机部件等关键部位使用。

这不仅可以减轻飞机的重量,提高飞行速度和燃油效率,还可以增加飞机的耐久性和抗腐蚀性,从而提高了航空器的整体性能,确保了航空安全。

其次,难熔金属基复合材料在航空航天领域的应用可以扩展空间探索的可能性。

航天器经历极端的温度变化、高速冲击和辐射等严酷的环境条件,因此需要具备卓越的耐热、耐腐蚀和抗辐射能力。

难熔金属基复合材料因其独特的性能,在航天器的结构件、热防护系统和燃烧室等关键部位得到广泛应用。

这种材料能够承受极高的温度和压力,具备良好的抗氧化和隔热性能,从而保证了航天器在极端环境下的稳定运行和安全返回。

除此之外,难熔金属基复合材料在航空航天领域的应用还可以提高航空发动机的性能。

航空发动机承受着高温和高压的工作环境,因此需要具备耐高温、耐磨性和抗腐蚀性能。

难熔金属基复合材料的优异性能使它成为理想的航空发动机材料。

除了可以用于制造发动机叶片、涡轮和燃烧室等部件外,还可以用于制造发动机的喷嘴和转子翼等关键部件。

这种材料的应用可以提高发动机的热效率和推力,减少燃料消耗,从而促进航空产业的可持续发展。

此外,难熔金属基复合材料在航空航天领域的应用还具有良好的可加工性。

航空航天领域对材料的可加工性有较高的要求,需要能够进行切削、钻孔、焊接和组装等工艺操作。

难熔金属基复合材料可以通过粉末冶金、铸造和热加工等工艺生产,具备良好的可塑性和可加工性,使得它能够适应不同形状和规格的零部件制造需求。

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航空航天用复合材料的研究现状、制备方法、原理和运用摘要:本文主要从复合材料的特点出发,针对在航空工业应用广泛的预形件成形和结构成形各项技术进行了全面系统的介绍。

并对其在航空航天中的应用情况以及发展难点和研发现状作了简要概述。

关键词:复合材料、航空制造、航空运用0.前言:复合材料(Advabced Composite Materirals ACM)成功地用于航空航天领域仅有20多年的历史,它具有比强度比模量高,可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越以及便于大面积整体成型等显著优点,显示出比传统钢、铝合金结构材料更优越的综合性能,在飞机上已获得大量应用,可实现飞机结构相应减重25%~30%,作为21世纪的主导材料,先进复合材料的用量已成为飞机先进性,乃至航空航天领域先进性的一个重要标志,是世界强国竞相发展的核心技术,也是我国的重点发展领域。

一.复合材料的概述1.1概念复合材料(Composite materials),是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。

各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材两大类。

金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。

非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。

增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

1.2性能复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。

其特点是比重小、比强度和比模量大。

例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。

石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。

纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。

以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500℃时仍能保持足够的强度和模量。

碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。

碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)高得多。

碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨,构成耐烧蚀材料,已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。

非金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。

用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧,其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。

1.3成型方法复合材料的成型方法按基体材料不同各异。

树脂基复合材料的成型方法较多,有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。

金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。

前者是在低于基体熔点温度下,通过施加压力实现成型,包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。

后者是将基体熔化后,充填到增强体材料中,包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。

二.航空复合材料制造技术2.1零件成形技术复合材料零件成形技术是在满足零件外形的情况下,不损伤纤维并确保它们合理地分布在基体中而不产生重大空隙的工艺方法。

目前在飞机机体上采用的复合材料零件成形技术主要有以下几种。

1)树脂转移模塑成形技术(RTM)树脂转移模塑成形技术是一种低成本复合材料制造方法,最初主要用于飞机次承力结构件,如舱门和检查口盖。

1996年美国防务预研局开展了高强度主承力构件的低成本RTM制造技术研究,从而使中小型复合材料RTM零件获得了较广泛的应用,而大型RTM件也在F-35的垂尾上应用成功。

2)树脂浸渍技术(RFI)RFI工艺是一种树脂膜熔渗和纤维预制体相结合的一种低成本复合材料成形技术。

该技术由于只采用传统的真空袋压成形方法,免去了RTM工艺所需的树脂计量注射设备及双面模具的加工,在制造出优异的制品的同时大大降低了制品的成本,目前主要应用于飞机雷达天线罩。

该工艺虽然不采用热压罐固化零件,但还需要真空袋系统进行固化,而且工艺温度要求高,所以要求核心材料和工装能够承受高温。

RFI适用于大平面或不太复杂的曲面。

A380的机翼后缘和后压力隔框,波音787机身的大部分隔框,GEnx的风扇机匣都是采用RFI技术制造。

RFI的关键工艺技术包括:预形件成形(三维编织及缝合等技术)、树脂流动模拟及控制、编织及缝合设备研究。

3)纤维缠绕(Filament Winding)该工艺主要用于空心、圆形及椭圆零件,如管路及油箱。

纤维束通过一个树脂池浸渍后缠绕到芯轴上,缠绕方向和速度由纤维进给装置控制。

这是一项已经发展较为成熟的技术,无论是在自动化、速度、厚度变化、质量和纤维方向上都得到了巨大改进。

它是筒形件的低成本快速制造方法。

在GEnx风扇包容机匣预形件的制造中,采用了一种编织带缠绕技术,即将编织好的石墨纤维带通过滚筒在芯轴上缠绕数十层,制成预形件。

4)自动铺带技术(ATL)ATL采用有隔离衬纸的单向预浸带,剪裁、定位、铺叠、辊压均采用数控技术自动完成,由自动铺带机实现。

按所铺放构件的几何特征,自动铺带机可分为平面铺带和曲面铺带,系统由台架系统和铺带头组成。

5)自动铺丝技术(AFP)自动铺丝技术相对较新并在近年格外受到关注。

它兼顾了自动铺叠与纤维缠绕的优点。

能够制造复杂形状结构件,对纤维角度不限制。

而且具有极大减少生产成本的潜力。

2.预形件制造技术复合材料预形件制造技术主要是增强二维复合材料叠层结构在厚度方向的强度,以提高层间和断裂强度。

1)缝合技术(stitching)缝合织物增强复合材料是采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维织物缝合在一起,经复合固化而成的纺织复合材料。

它通过引用贯穿厚度方向的纤维来提高抗分层能力,提高层间强度、模量、抗剪切能力、抗冲击能力、抗疲劳能力等力学性能,从而满足结构件的性能需求。

2)纵向加强技术(Z-pinning)这是复合材料结构三维加强的一种简单方法,在多个方面优于缝合技术,但不能用于制造预形件。

该工艺是利用薄的销棒以正确的角度在固化前或固化时插入二维的碳纤维环氧复合材料层板中,从而获得三维增强复合材料结构。

3) 三维异形整体机织(weave)该工艺目前已经广泛用于复合材料工业,作为复合材料的增强体,主要用于生产单层、宽幅织物。

三维异型整体机织技术是国外20世纪80年代发展起来的高新复合材料纺织技术,它创造了一类新的复合材料结构形式。

采用三维异型整体机织技术制造的复合材料制件具有整体性和力学的合理性两大特点,是一种高级纺织复合材料。

4) 编织(braiding)编织是一种基本的纺织工艺,能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构的预形件。

这种工艺通常能够制造出复杂形状的预形件,但其尺寸受设备和纱线尺寸的限制。

5)针织(kintting)针织用于复合材料的增强结构,始于上世纪90年代。

由于它的强度、冲击抗力较机织复合材料好,且针织物的线圈结构有很大的可伸长性,易于制造非承力的复杂形状构件。

6) 经编(non-crimp fabric)采用经向针织技术与纤维铺放概念相结合制造的多轴多层经向针织织物一般称为经编织物。

这种材料由于不弯曲,因此纤维能以最佳形式排列。

采用经编技术可以制成厚的多层织物且按照期望选择纤维方向,由于不需要铺放更多的层数,极大地提高了经济效益。

3. 层板及蜂窝结构制造技术纤维增强金属层板(FRML)是由金属薄板和纤维树脂预浸料交替铺放胶合而成的混杂复合材料。

改变金属类型和厚度、纤维树脂预浸料系统、铺贴顺序、纤维方向、金属表面处理和后拉伸度等可改变FRML的性能,以用于不同用途。

现在的FRML主要使用铝合金薄板。

三.复合材料在航空工业上的应用随着碳纤维和基体树脂性能的不断提高,碳纤维增强树脂基复合材料的耐湿热性和断裂延伸率得到显著改善和提高。

在飞机上的应用已由次承力结构材料发展到主承力结构材料,拓宽了在飞机工业中的应用。

3.1 隐身材料新型隐身材料对于飞机和导弹屏蔽或衰减雷达波或红外特征,提高自身生存和突防能力,具有至关重要的作用。

在雷达波隐身材料方面,除涂层外,复合材料作为结构隐身材料正日益引起人们的关注,主要为碳纤维增强热固性树脂基复合材料(如C/EP、C/PI或C/BMI)和热塑性树脂基复合材料(如C/PEEK,C/PPS),目前已经得到了某些应用。

3.2 民用大飞机复合材料复合材料在航空制造业的应用趋于广泛,世界上大型飞机如波音787,空客380等机型的结构件复合材料的用量占到了40-50%,先进直升机结构件复合材料用量甚至占到了80%以上,可以说复合材料就是构成空中飞行器的“血肉”。

日本Yokohama橡胶公司[58]开发了一种用于空中客车A380的复合材料部件的环境友好的无粘接剂预浸料。

该预浸料用于飞机机翼整流罩,由碳纤维增韧环氧树脂制成。

A380的机翼构造为蜂窝状内层夹在纤维增韧塑料板材中间。

该预浸料省去了需要使用环境友好,无味的溶剂融解预渍料以便模塑的工艺,应用时只须加热即可融解模塑,同样,只须加热即可固定蜂窝内层,无需粘接剂,这减少了整流罩安装的一个步骤,提高了生产效率。

该公司也成为首家获得为空中客车供应这类材料许可的日本公司。

Nordam Group Inc[59]获得了波音公司的许可,为其供应787大型客机复合材料窗框。

该窗框将采用HexcelCorp的HexMC-一种专门设计用于压缩模塑的高填充环氧片状模塑料,该材料具有高强度,低密度,结实,富于刚性的特点。

该窗框与原先的铝质窗框相比,重量减轻了50%,具有高耐破坏性,这是首次将复合材料窗框用于商业大型客机,也是飞机机身构造的一次创新。

首批产品巳交付波音公司机身合作制造商。

LH-10 Ellipse[60]是一种纵排双座运动型飞机,该飞机全部采用碳纤维/环氧树脂复合材料制成,目前已成套出售。

其飞行速度可达到370km/h, 比其他同类飞机快100-150 km/h。

其特色为在飞机后部装有带螺旋桨推进器的中型发动机和碳纤维主轴。

3.3 国内大飞机复合材料现状当然与军机相比,民机还可以采用国际采购的方式来弥补技术上的差距,如飞机发动机、部分机载设备、零部件和材料都可以采用这种方式。

但是民机制造中仍有许多东西是用钱买不来的,如飞机的总体设计能力,尤其是集成能力得靠经验上的累积。

又如电传操作,这是核心技术,空客在这个方面已比较成熟,波音777也采用了电传操作技术,其中有些还是光传技术,这种技术人家是不会卖给我们的,只有靠自己研发。

据了解,现在国产化的T300飞机复合材料正在研制之中,可望不久能投入批量生产,以替代目前进口的T300。

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