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碳纖維復(fù)合材料在民用航空上的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-02-08  來源:航天材料及工藝研究所  瀏覽次數(shù):145

    (1) 世界上最大、最有影響生產(chǎn)大型民用飛機(jī)公司主要有美國(guó)波音公司、美國(guó)麥克唐納道格拉斯公司(簡(jiǎn)稱麥道公司)、美國(guó)洛克希德公司和歐洲空中客車公司,因麥道公司已被波音公司兼并,洛克希德公司己退出民用飛機(jī)市場(chǎng),因此,復(fù)合材料在民用飛機(jī)上的應(yīng)用,實(shí)際上就是看美國(guó)波音公司和歐洲空中客車公司在大型民用飛機(jī)生產(chǎn)中采用復(fù)合材料的水平。      (2)復(fù)合材料在大型民用飛機(jī)上的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,復(fù)合材料在大型民用飛機(jī)上的用量不斷增長(zhǎng),從1960年DC9的用量不足1%,1980年代逐步增長(zhǎng)到A310的10%左右,而到2003年復(fù)合材料在A380的用量高達(dá)25%。
    (3)復(fù)合材料在大型民用飛機(jī)上的應(yīng)用已接近在先進(jìn)軍用飛機(jī)上的應(yīng)用水平。F22是當(dāng)前美國(guó)最先進(jìn)的軍用飛機(jī)之一,復(fù)合材料的用量在26%左右。而2003年歐洲空中客車公司生產(chǎn)的A380超大型客機(jī),復(fù)合材料的用量也高達(dá)25%,表明復(fù)合材料在先進(jìn)軍用飛機(jī)和先進(jìn)的大型民用客機(jī)上的用量已相當(dāng)。    
    (4)歐洲在大型民用飛機(jī)上采用先進(jìn)復(fù)合材料量己大大高于美國(guó)。從表1可明顯地看出,歐洲空中客車公司生產(chǎn)的大型民用飛機(jī),其復(fù)合材料的應(yīng)用程度比美國(guó)要高得多。歐洲空中客車公司,在1985年生產(chǎn)的A300-600,復(fù)合材料的用量已經(jīng)達(dá)到5% - 6%,該公司生產(chǎn)的A320、A321、A322等復(fù)合材料的用量都達(dá)到或超過15%,而A380高達(dá)25%。美國(guó)波音公司在1990年生產(chǎn)的B747-400,復(fù)合材料的用量?jī)H為~2%,1995年生產(chǎn)的B777是美國(guó)波音公司生產(chǎn)的大型民用飛機(jī)中采用復(fù)合材料最高的,復(fù)合材料的用量也只有~9%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同時(shí)期歐洲空中客車公司生產(chǎn)大型民用飛機(jī)復(fù)合材料的采用量。

    2、復(fù)合材料在美國(guó)波音公司B-TT7飛機(jī)上的應(yīng)用       美國(guó)波音公司的B777客機(jī)應(yīng)用復(fù)合材料的比例達(dá)到9%,是該公司應(yīng)用復(fù)合材料比例最高的民機(jī)機(jī)種,在B777客機(jī)上,先進(jìn)復(fù)合材料主要應(yīng)用在飛機(jī)尾翼、襟翼、副翼、天線罩、整流罩、短艙和地板梁等構(gòu)件,具體包括:


      (1)垂直安定面翼盒;
      (2)平尾翼盒;
      (3)方向舵;
      (4)升降舵;
      (5)前后緣壁板;
      (6)地板梁70根;
      (7)外側(cè)副翼;
      (8)外側(cè)襟翼;
      (9)襟翼;
      (10)襟副翼;
      (11)整流包皮;
      (12)內(nèi)外側(cè)擾流板;
      (13)后緣壁板;
      (14)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙;
      (15)發(fā)動(dòng)機(jī)支架整流罩;
      (16)前起落架艙門;
      (17)機(jī)身下主起落架艙門;
      (18)固定前緣;
      (19)雷達(dá)天線罩等。
      美國(guó)波音公司制備碳纖維復(fù)合材料的原材料主要采用日本東麗公司的產(chǎn)品,包括:T800H高強(qiáng)中模碳纖維、3900-2增韌環(huán)氧樹脂等,用T800H高強(qiáng)中模碳纖維增強(qiáng)3900-2增韌環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料T800H/3900-2,用于制造B777的主承力構(gòu)件。S-2玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂用于制作雷達(dá)天線罩。玻璃纖維和碳纖維混雜增強(qiáng)環(huán)氧樹脂用作機(jī)身下主起落架艙門和固定前緣。
       美國(guó)波音公司認(rèn)為在波音系列客機(jī)中可以進(jìn)一步采用碳纖維復(fù)合材料的主要有:機(jī)翼結(jié)構(gòu)與蒙皮、機(jī)身(前、后、中)及其蒙皮、壓力艙等。是否在下一代新機(jī)種上采用碳纖維復(fù)合材料要有一系列因素決定,減重絕對(duì)不是唯一決定因素,成本才是重要因素,性能和價(jià)格要統(tǒng)一考慮。這里必須指出,性能和價(jià)格除了通常人們所說的飛機(jī)速度、航程、載重等以及原材料價(jià)格、制造成本、設(shè)備與折舊、工資等等外,還要包括操作性能與費(fèi)用、維護(hù)與費(fèi)用、市場(chǎng)與銷售費(fèi)用等,所有因素統(tǒng)一折衷平衡。所以全面的性能/價(jià)格比才是決定因素。

 
 
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