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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


       為了促進復(fù)合材料在民用客機上的應(yīng)用,一是要降低碳纖維復(fù)合材料成本;二是提高碳纖維復(fù)合材料制備效率;三是改進大型復(fù)合材料構(gòu)件制備工藝技術(shù)。 3、復(fù)合材料在歐洲空中客車公司A380-800飛機上的應(yīng)用
       正在建造中的歐洲空中客車公司A380-800飛機長73m、高24.lm、翼展79.8m,在最經(jīng)濟有效的0.89M飛行速度下,航程1.4×10 m。它是民航飛機中最先進、最具代表性、也是采用復(fù)合材料比例最高的機種。A380-800飛機中先進維復(fù)合材料用量高達30 -35t,主要是碳/環(huán)氧復(fù)合材料,也包括GLARE(玻璃纖維增強鋁)和玻纖/環(huán)氧。此外,還有30t玻纖/酚醛復(fù)合材料,用于飛機的內(nèi)裝修。
       A380-800飛機復(fù)合材料構(gòu)件分別由空中客車各分公司和合作伙伴完成??罩锌蛙嚪▏止局圃熘袡C身,包括中翼盒、機頭和駕駛艙。BAE系統(tǒng)公司生產(chǎn)主機翼段??罩锌蛙嚨聡止局圃鞕C身、前、后機翼(包括玻璃纖維增強鋁GLARE的組裝)、垂直尾翼和后壓力艙壁等??罩锌蛙囄靼嘌婪止局圃旌髾C身、水平安定面、腹部整流裝置、方向舵和升降舵等。一些復(fù)合材料次承力構(gòu)件由歐洲、美國和日本等國轉(zhuǎn)包合同公司承擔(dān)。第一架A380-800的制造生產(chǎn)始于2002年1月23日,將最后于2004年在法國吐魯茲( Toulouse)組裝。A380-800的首飛亦將于2004年實施。
       A380-800飛機復(fù)合材料構(gòu)件的尺寸與其他同類飛機相比,無論長度或厚度都超過1倍,除了常規(guī)手工鋪層/壓力釜工藝外,A380-800飛機上采用一系列復(fù)合材料先進制備技術(shù),包括:先進纖維鋪放技術(shù)( AFP)、預(yù)浸帶自動鋪層技術(shù)(ATL)、樹脂膜浸滲技術(shù)(RFI)、樹脂傳遞模技術(shù)( RTM)、拉擠(Pultrusion)和熱塑性樹脂成型/焊接技術(shù)。A380-800飛機上采用的碳纖維、預(yù)浸料、樹脂等原材料詳見表2。
4、在民用飛機上應(yīng)用復(fù)合材料的看法
      總結(jié)歸納國外在民用飛機上應(yīng)用復(fù)合材料的經(jīng)驗和教訓(xùn),可得到以下的看法:
      (1)復(fù)合材料可有效降低飛機結(jié)構(gòu)質(zhì)量,改進性能,因而隨著飛機設(shè)計的改進和復(fù)合材料技術(shù)的進步,復(fù)合材料在民用飛機上的應(yīng)用比例在不斷擴大。
      (2)復(fù)合材料當(dāng)前價格相應(yīng)較高,因此,復(fù)合材料在民用飛機上的應(yīng)用比例不是越高越好,存在價格/性能比問題。目前,應(yīng)用復(fù)合材料比例最高的民機是歐洲空中客車公司A380-800飛機,復(fù)合材料用量占結(jié)構(gòu)質(zhì)量的25%。以當(dāng)前復(fù)合材料的原材料價格和工藝技術(shù)水平來看,在民用飛機上的用量不宜超過此比例。
       (3)為了降低復(fù)合材料的價格,研究低成本復(fù)合材料技術(shù)對新一代的民用飛機非常必要,包括:低成本碳纖維制備技術(shù)、低成本復(fù)合材料制備和成型技術(shù)等。
歐洲空中客車公司A380飛機上采用的碳纖維及復(fù)合材料原材料.jpg2
        (4)碳纖維、碳布、預(yù)浸料和基體樹脂等復(fù)合材料的原材料一方面要求降低價格,另方面還要求保證必要的性能,不能用犧牲性能來換取價格的降低。必須從生產(chǎn)產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)方案、技術(shù)路線、產(chǎn)品質(zhì)量等方面改進、提高,從而達到降低價格的目的。
       (5)提高復(fù)合材料構(gòu)件制備質(zhì)量與效率十分關(guān)鍵,傳統(tǒng)的手工鋪層/壓力釜工藝,生產(chǎn)周期長、質(zhì)量以難以保證。采用復(fù)合材料制備新技術(shù),達到縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率、減少廢品、提高質(zhì)量,對擴大復(fù)合材料在民用飛機上的應(yīng)用極為重要。
       (6)民用航空工業(yè)是全球性的,因此,復(fù)合材料和碳纖維等也必然是全球性的。要著眼世界,從世界范圍內(nèi)考慮復(fù)合材料在民用飛機上的應(yīng)用問題。
 
 
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