民机上的先进复合材料及其适航审定
民机材料适航符合性验证方法和技术发展
民机材料适航符合性验证方法和技术发展金海鹏*, 叶 雷, 刘世英, 李嘉荣（中国航发北京航空材料研究院, 北京100095）摘要：通过梳理民机产品所用材料的适航批准方式，综述民机材料适航符合性验证方法和技术发展现状，解析中国民用适航规章中对民用飞机、发动机、直升机等民机产品用材料的2X.603、2X.613和33.15等直接相关条款要求，结合已取得型号合格证民用飞机和直升机材料符合性验证技术发展实际，阐明相应条款的符合性验证方法和验证技术。
材料适航符合性验证中，基于统计分析的方法建立标准（规范）是材料符合性验证的核心，随型号批准的材料主要采用MOC1、MOC2、MOC4方法进行适航符合性验证。
面向未来，具有自主知识产权材料的应用，材料自主验证技术和能力的建设，是实现先进民机产业化发展的关键。
关键词：民机；材料；适航；符合性方法；验证技术doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000043中图分类号：V250;V262;V263 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2022)03-0001-11《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出：深入实施制造强国战略，提升制造业核心竞争力，在航空发动机及燃气轮机领域，加快先进航空发动机关键材料等技术研发验证，推进民用大涵道比涡扇发动机CJ1000产品研制，突破宽体客机发动机关键技术，实现先进民用涡轴发动机产业化。
民用航空器适航技术作为民航安全保证的基础，其应用贯穿设计、制造和管理运行的全过程，有效保障了航空器的高安全水平[1]。
适航性是民用航空器（包括其部件及子系统）整体性能和操纵特性在预期运行环境和使用条件限制下安全性和物理完整性的一种品质。
这种品质要求航空器在全寿命阶段内始终保持符合其型号设计要求和始终处于安全运行状态[2]。
适航涉及民用航空产品本质安全，涉及民用航空工业话语权，是国家民用航空工业核心竞争力的重要组成部分[3]。
复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法
复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法【摘要】本文主要探讨了复合材料在飞机结构中的应用及其材料和设计许用值的确定方法。
首先介绍了复合材料在飞机结构中的应用，然后讨论了复合材料飞机结构材料的选取方法和设计许用值的确定方法，并分析了许用值的影响因素。
通过案例分析，探讨了复合材料飞机结构材料和设计许用值确定方法的重要性。
最后展望了未来研究方向，指出了需要进一步研究和改进的方向，为提高飞机结构安全性和性能提供参考。
本文旨在为复合材料飞机结构设计和工程实践提供理论指导和方法倡导，并对相关领域的研究发展具有一定的启发意义。
【关键词】复合材料、飞机结构、材料选取、设计许用值、影响因素、案例分析、重要性、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景飞机结构的材料选择一直是航空工程领域的重要研究课题。
传统的金属材料在满足飞机结构要求的同时存在一定的局限性，而复合材料以其优异的性能在飞机结构中得到广泛应用。
复合材料由多种材料组合而成，具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，能够有效降低飞机的重量、提高结构强度和减少燃料消耗。
研究复合材料在飞机结构中的应用具有重要意义。
随着复合材料飞机结构的广泛应用，设计许用值的确定方法也成为研究的焦点之一。
设计许用值是指在给定的条件下，材料或结构元件的最大允许应力或变形值，是结构设计和工程应用中的关键参数。
确定合适的设计许用值对于保证飞机结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本文旨在探讨复合材料飞机结构材料和设计许用值确定方法，为飞机结构设计提供理论依据和参考。
通过深入分析复合材料在飞机结构中的应用、材料选取方法、设计许用值的确定方法和影响因素，结合实际案例分析，可以为飞机结构设计提供重要参考，促进该领域的发展和进步。
1.2 研究目的复合材料在飞机结构中的应用越来越广泛，对于飞机的轻量化和性能提升起到了非常重要的作用。
复合材料的结构材料和设计许用值的确定方法尚未得到充分的研究和探讨。
本文旨在通过系统地总结复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法，为工程师在实际飞机设计中提供参考和指导。
从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况
从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况篇一一、引言随着航空技术的飞速发展，民用飞机对于材料性能的要求也日益提高。
复合材料，由于其优异的力学性能、轻量化特性以及设计灵活性，在民用飞机制造中得到了广泛应用。
本文将从结构用途的角度，详细阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况。
二、复合材料在民用飞机结构中的应用概述复合材料在民用飞机结构中的应用主要体现在以下几个方面：机身、机翼、尾翼、发动机短舱以及内部构件等。
通过复合材料的应用，民用飞机实现了结构轻量化，提高了飞行性能，同时降低了运营成本。
三、国内外民用飞机复合材料应用的具体情况机身结构：复合材料在机身结构中的应用主要体现在蒙皮和桨叶上。
采用碳纤维增强复合材料制造的机身蒙皮，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，显著提高了飞机的燃油经济性和飞行性能。
国内外主流民用飞机制造商如波音、空客等均在机身结构中大量采用复合材料。
机翼结构：机翼是飞机的重要承载部件，其性能直接影响到飞机的飞行安全。
复合材料在机翼结构中的应用，可以实现机翼的轻量化设计，提高机翼的升力系数和飞行稳定性。
例如，波音787梦想飞机的机翼采用了碳纤维复合材料制造，使得机翼重量大幅减轻，同时提高了飞行效率。
尾翼结构：尾翼是控制飞机飞行方向的关键部件。
复合材料在尾翼结构中的应用，可以降低尾翼的重量，提高尾翼的控制精度和响应速度。
国内外多款民用飞机如空客A350、C919等均采用复合材料尾翼结构。
发动机短舱：发动机短舱是民用飞机发动机的重要保护装置，需要具有良好的耐高温、耐腐蚀等性能。
复合材料在发动机短舱中的应用，可以显著提高短舱的耐高温性能和结构强度，保证发动机的安全运行。
例如，CFMI公司的LEAP-1C发动机就采用了碳纤维复合材料制造的发动机短舱。
四、复合材料在民用飞机应用中的挑战与前景尽管复合材料在民用飞机上得到了广泛应用，但仍面临一些挑战，如制造成本、维修难度等。
然而，随着技术的进步和产业规模的扩大，复合材料的制造成本将逐渐降低，维修技术也将不断完善。
对民机机载设备适航审定的思考
对民机机载设备适航审定的思考随着民航领域的不断发展，机载设备的适航审定愈发重要，这是为了保证飞机的安全、航行的顺畅以及乘客乘务的正常进行。
以下是我对民机机载设备适航审定的几点思考：一、核心理念机载设备的适航审定，应该以保障空中安全为核心理念。
确保飞机上的每一台机载设备优质、稳定、有效地发挥作用，同时还需要确保机载设备与整个航空器及其相关系统的协调、互通，以保证乘客的安全。
二、科学评估机载设备的适航审定也是需要考虑多方面因素进行科学评估的，如人性工程学角度，审定设备的设计是否符合驾驶员的操作习惯。
此外，还需考虑设备在极端高低温、高海拔等不同环境下的使用情况，以评估其在各种情况下的可靠性和有效性。
三、法规标准机载设备的适航审定需要遵循法规标准。
国际民用航空组织、美国联邦航空局等全球机载设备适航监管机构已经制定了一系列的法规标准，在进行机载设备适航审定时，必须符合这些标准。
四、完善的制度体系机载设备的适航审定需要建立完善的制度体系。
机载设备适航审定要统一规范，一些机载设备适航审定至今仍在使用过时的标准，因此需要制定完善的标准，按照其中规定的要求进行进行审定工作。
五、技术更新机载设备的适航审定需要不断进行技术更新。
机载设备适航审定的第一要素是科技创新，随着科技的不断发展，适航审核工作必须与时俱进。
通过新技术更新，我们可以更深入地思考和设计机载设备，同时为机长和乘务人员带来更好、更高效、更安全的操作标准。
总的来说，民机机载设备适航审定是保障航班安全的重要环节，这不仅关系到民航事业的利益，更与广大乘客的安全息息相关。
期待相关机构在未来的发展中能够不断增强适航审定的监管作用，建立更为健全的机载设备适航审定制度，促进适航审核工作的规范化和合理化，并开展技术更新来提升适航审定工作质量及单机状况。
关于某民机机载软件适航审查原则的研究
关于某民机机载软件适航审查原则的研究
付婷;熊小平;李宏;段义乾;李腊
【期刊名称】《民用飞机设计与研究》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】某民用直升机拟装配先进航空电子系统,更多的功能将由软件实现,该型机在适航取证过程中将涉及大量机载软件的适航审查,需在项目早期明确机载软件的审查思路和原则。
在调研国外审定局方关于机载软件适航审查的程序和方法的基础上,根据国内审定实践,结合该型机实际情况,对其机载软件的审查思路和原则进行了研究。
具体提出了两方面审查原则,一是提出基于风险的方法确定审查介入程度,二是提出工具鉴定数据的复用原则,以及先前开发软件的可接受的符合性方法。
作为对该型机机载软件的适航审查的预先研究,可为该型机的研制单位和适航审查团队提供一定的参考。
【总页数】4页(P128-131)
【作者】付婷;熊小平;李宏;段义乾;李腊
【作者单位】中国民用航空江西航空器适航审定中心;航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】V243
【相关文献】
1.面向机载软件适航审查的软件计划阶段的证据模型
2.基于DO-178B/C的机载软件适航审查研究
3.民用飞机机载软件开发阶段适航审查工作研究
4.基于审查任务模型的机载系统和设备的适航审查技术研究
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民机复合材料结构设计许用值及其确定方法
收 稿 日 期 ：2017-08-26 ; 修 订 日 期 ：2017-11-29 通 信 作 者 ：刘 衰 财 ，男 ，研 究 员 ，1—1 + 1 : 0151：11+93丨@ (：〇1 + 9 ( 9 。
第 50卷第1期 2018年 2 月
南京航空航天大学学报 Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics
D O I:10. 16356". 1005-2615. 2018. 01. 011
V 〇1 .5 0 N 〇.1 Feb. 2018
tures. A t present， the relevant domestic research is still in its infancy. The concept of design allowable
ness is introduced， the airworthiness requirements of design allowableness are explained， and a suitable
关 键 词 ：复 合 材 料 ；设 计 许 用 值 ；适 航 要 求 ；试 验 矩 阵
中 图 分 类 号 ：V 214. 8
文献标志码：A
文 章 编 号 ：1005-2615(2018)01-0081-05
Design Allowableness and Evaluation Methods of Civil Aircraft Composite Structure
民用无人机产品适航审定管理程序
民用无人机产品适航审定管理程序
民用无人机产品的适航审定管理程序通常分为以下几个步骤：
1. 首先，制造商需要进行无人机产品的设计和开发工作。
设计应满足相关的技术要求和标准，包括机体结构、航电系统、通信系统、动力系统等方面。
2. 接下来，制造商需要进行无人机产品的实验验证。
这一步骤通常包括地面实验和飞行实验，以验证无人机的性能、稳定性和安全性。
3. 在实验验证完成后，制造商需要申请适航审定。
申请材料通常包括无人机产品的详细设计文件、实验验证报告、技术规范等。
4. 适航审定机构根据申请材料对无人机产品进行审查，并进行评估和检验。
评估内容包括无人机产品的结构强度、飞行性能、通信性能、导航性能等方面。
5. 经过评估和检验后，适航审定机构会对无人机产品进行合格认证，并颁发适航证书。
适航证书是无人机产品合法上市和使用的凭证，制造商需要按照适航证书的要求进行产品制造和销售。
6. 制造商在销售无人机产品前需要标明适航证书编号和有效期，并提供产品的说明书和使用手册，确保用户正确使用无人机产品。
需要注意的是，不同国家和地区的适航审定管理程序可能会略有不同，以上内容仅为一般性的概述，具体操作应根据相关法规和标准来执行。
此外，随着无人机技术的发展，适航审定管理程序也会不断更新和改进。
民机复合材料的适航鉴定
民机复合材料的适航鉴定
管清宇
【期刊名称】《纤维复合材料》
【年(卷),期】2018(036)003
【摘要】本文首先对民用飞机适航规章CCAR-25第25.603条款进行深入解读,分析了国外复合材料适航符合性验证的实践经验.然后介绍了民机复合材料的鉴定方法,包括试验项目的确定、试验方法的选择、试验数据的统计分析和材料变更及补充鉴定.最后展望了国产民机复合材料的鉴定策略.
【总页数】6页(P77-81,76)
【作者】管清宇
【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201210;南京航空航天大学,南京210016【正文语种】中文
【相关文献】
1.民机复合材料结构适航维修与验证创新实验平台建设 [J], 杨文锋;张吉武;唐庆如
2.民机复合材料应用及维修的适航验证与审定研究进展 [J], 杨文锋;颜影;唐庆如;李梦;秦文峰;谢宗蕻
3.民机复合材料结构适航审定现状 [J], 邹田春;冯振宇;陈兆晨;杨倩
4.民机适航软件工具鉴定考虑 [J], 倪红英;崔明明
5.复合材料在民机应用中有关适航问题的探讨 [J], 李宏运
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民机上的先进复合材料及其适航审定袁宇慧中航第一飞机设计研究院上海分院，200232 摘要本文介绍了先进复合材料在民用飞机上的发展和应用，以及复合材料结构的适航审定。
先进复合材料具有较高的比强度比模量、质量轻、抗腐蚀、可设计性强、便于大面积整体成型等优点,其在飞机上的应用及其用量多少已成为衡量民用飞机技术先进性的重要标志之一。
民用飞机复合材料可分为两大类：结构用复合材料和舱内材料。
半个世纪以来，复合材料在民用飞机上的发展迅速，用量从二十世纪六、七十年代的1～3％发展到如今的50％，用途已从小型、简单的次承力构件发展到大型、复杂的主承力构件。
国内首架拥有自主知识产权的支线客机ARJ21飞机只采用了部分复合材料结构，用量仅占结构重量的3%。
复合材料在国内民机上的扩大应用受到诸多因素的限制，主要有：材料采购成本高，能成熟应用的复合材料种类单一，复合材料的工艺技术水平落后等。
目前国际上普遍采用¡积木式方法¡来进行复合材料的设计和适航审定。
¡积木式方法¡是将复合材料结构发展研制过程中的试验验证环节分成5级：试样试验、元件试验、次组合件试验、组合件试验、全尺寸试验。
每个级别的验证试验都应处于适航监控之下。
对于新材料，试验应至少包括试样试验、元件试验、次组合件试验、组合件试验。
已成熟应用的复合材料，可采用等效性试验的方法，来寻求替代的材料体系和/或材料供应商，以降低试验成本。
关键词：民用飞机先进复合材料适航审定Advanced Composite Materials (ACM) in Civil Aircraftand its AirworthinessAbstractThe development and application of ACM in civil aircraft were introduced in this article. The airworthiness of composite structure was introduced, too. Advanced composite material has a series of favorable characters such as high strength-to-weight, high module-to-weight, corrosion resistant, lightweight etc. The application of ACM in civil aircrafts is structure composites and other composites. The application of ACM in civil aircrafts is developed very quickly recently. The usage of ACM just was 1~3% in 1960s.T oday, the usage is 50%. The application is changed from small, simple structures to huge, complex supporting structures. The application of ACM in ARJ21 is only 3%, limited by the high material cost, the low process level.The Building Block Approach is used to design composite structures and its airworthiness. The tests during composite structures¡ research are divided to 5 parts: coupon, element, detail, subcomponent and component. All tests should be done under the monitoring of CAA. For new materials, the tests should include coupon, element,detail, and subcomponent tests at least. Alternate material equivalence test should be done to qualify an alternate system and/or supplier, when one composite material system from a single supplier has been qualified.Key words: Civil aircraft Advanced Composite Materials Airworthiness前言材料、能源和信息技术是现代文明进步的三大支柱。
近年来，随着科学技术的不断进步，材料技术得到飞速发展，其中尤以先进复合材料的发展最为突出。
先进复合材料(ACM)专指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料，目前主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料。
[1]ACM除具有较高的比强度、比模量外，还具有质量轻、延展性好、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温、可设计性强、便于大面积整体成型等优点。
在飞机上采用先进复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、改善气动弹性，提高飞机的综合性能，因此先进复合材料在军用和民用飞机上的应用不断得到扩大。
[2]在材料应用方面，军用飞机主要强调质量的减小和作战性能的提高，因此先进复合材料在军机上的用量大而且进展很快。
[3]某些正在研制中的新型战斗机上应用的先进复合材料甚至已占结构总重量的50～60％。
而民用飞机作为以载客飞行和运营为目的的交通工具，更重视成本的下降和经济效益的提高。
与军用飞机相比，民用飞机对飞机结构及零部件的可靠性要求更为严格，特别强调经济性，舒适性、便利性、环保性以及长寿命等。
因此，先进复合材料在民机上的应用数量相对较少。
但是，在民用飞机上采用先进复合材料以及先进复合材料用量多少目前已成为衡量民用飞机是否具有技术先进性的重要标志之一。
[4]一、国外民机先进复合材料的发展及应用现状民用飞机复合材料可分为两大类：一为结构用复合材料，二为舱内材料。
在结构上，先进复合材料主要应用在飞机方向舵、升降舵、襟翼、副翼、扰流板、蒙皮、压力舱尾翼、整流罩、天线罩、短舱和地板梁等构件，[5]如图1所示。
图1 民用飞机复合材料的典型使用部位从民用飞机发展来看，美国波音公司第一代民用客机B707上没有采用复合材料，其用量为零。
二十世纪六、七十年代先进复合材料在民用飞机上的用量还只有1～3％，如DC-9、DC-10、MD-80和L101-1等客机上先进复合材料的用量还只有1％左右，B747飞机的先进复合材料的用量在当时处于较高水平，也仅有2～3％。
二十世纪八十年代民用飞机先进复合材料的用量有所提高，波音公司B757飞机上先进复合材料的用量为3～4％，B767则达到4～5％。
欧洲空中客车公司的先进复合材料的用量比美国波音公司的高，A300-600达5～6％、A310接近l0％，而A320则超过了l0％。
到二十世纪九十年代欧洲空中客车公司A321、A330和A340等飞机上先进复合材料的用量都增长到13～15％，A322则在15～16％。
波音公司的B777为10～11％。
欧洲空中客车公司大型客机A380上先进复合材料的用量在25％左右。
而波音公司最新型的B787梦想飞机上所用的材料，铝合金仅占20％，而先进复合材料的用量则高达50％。
图2为国外民机复合材料的应用发展趋势。
图2 复合材料在民用飞机上的应用增长趋势国外民用飞机的发展表明：随航空技术的发展，先进复合材料的用量比例在不断增长，用途已从小型、简单的次承力构件发展到大型、复杂的主承力构件。
复合材料在民用飞机上的用量取决于复合材料的结构设计与分析技术、商品化复合材料的性能，以及成形工艺的技术水平（包括试验和无损检测的水平）。
A380飞机复合材料构件的尺寸与其他同类飞机相比，无论长度或厚度都超过1倍，除了采用常规的手工铺层／热压罐工艺外，还采用了一系列复合材料先进制备技术，包括：先进纤维铺放技术(AFP) 、预浸带自动铺层技术(ATL)、树脂膜浸渗技术(RFI)、树脂传递模技术(RTM )、拉挤(Pultrusion)和热塑性树脂成型／焊接技术等等。
[5]二、国内民机复合材料的应用现状经过多年的努力，国内复合材料的设计能力、试验验证手段、制造工艺水平、维修能力取得很大发展。
军用飞机上大量采用了复合材料结构，民用飞机复合材料的结构设计、制造也进行了探索和实践。
在国内飞机复合材料结构设计现状的基础上，国内首架拥有自主知识产权的支线客机ARJ21飞机采用了部分复合材料结构。
ARJ21飞机复合材料结构的应用部位主要有垂尾方向舵、翼身整流罩、翼稍小翼、雷达罩、客货舱地板等结构。
采用两类复合材料，碳纤维/环氧树脂和玻璃纤维/环氧树脂。
选用的预浸料为碳纤维/环氧预浸料（包括碳纤维单向带和织物）、玻璃纤维布/环氧预浸料。
用于民机上的复合材料预浸料，必须严格符合经适航批准的材料技术条件。
ARJ21飞机对碳纤维/环氧预浸料和玻璃纤维/环氧预浸料分别建立了材料规范，对预浸料的各项性能提出了明确的要求。
以碳纤维/环氧树脂预浸料为例，规定的性能包括预浸料物理和化学性能、层板物理性能、层板力学性能、夹层结构板的力学性能。
具体如下：a). 预浸料的物理性能：树脂含量、挥发物含量、树脂流动性、纤维单位面积重量；b). 预浸料的化学性能未固化树脂的化学结构、树脂成分分析；c). 层压板/夹层结构板的物理性能单层厚度、内部孔隙率；层压板/夹层结构板耐环境性：包括异丙醇、甲乙酮、喷气燃油、防冻液、液压油等。
d). 层压板力学性能拉伸强度和模量以及拉伸应变、压缩强度和模量、层间断裂韧性G IC、开孔拉伸强度、开孔压缩强度；e). 夹层板力学性能长梁弯曲强度、P/Y值、平面拉伸强度。
其中一些关键力学性能的指标考虑了服役中预期的环境条件（温度和湿度的影响），即规定了不同测试条件下的数值。
例如，层压板拉伸极限强度的测试条件为：-75℉、75℉、200℉、200℉（湿态）、240℉（湿态）、270℉（湿态）。
材料规范对预浸料的贮藏时间进行了严格的规定：贮存在10℉（-12.2℃）或更低温度以下的防潮密封容器内，从装运之日起180天。