解析復(fù)合材料在民用航空飛機(jī)中的運(yùn)用

黨詡昂

中航工業(yè)哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

解析復(fù)合材料在民用航空飛機(jī)中的運(yùn)用

黨詡昂

中航工業(yè)哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

科技永遠(yuǎn)是第一生產(chǎn)力，先進(jìn)的科技可以帶動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展。新型復(fù)合材料在科技的發(fā)展中衍生出來(lái)，為為航空制造注入了新的動(dòng)力，該材料創(chuàng)生后在民用航空領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。復(fù)合材料可以說(shuō)以一種材料為準(zhǔn)基，另一種材料為加強(qiáng)原有材料的性能的材料，將兩種材料通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段組合在一起，相互互補(bǔ)，合成材料在各種性能方面都超出制配材料很多。復(fù)合材料因其優(yōu)越的性能被越來(lái)越多的設(shè)計(jì)者所青睞，其中民用航空領(lǐng)域尤為重點(diǎn)，該材料的產(chǎn)生使得民用航空零件制造發(fā)生了巨大的改革，積極的促進(jìn)了我國(guó)民用航空領(lǐng)域的發(fā)展。本文就是根據(jù)我國(guó)目前復(fù)合材料應(yīng)用的實(shí)際情況，詳細(xì)介紹復(fù)合材料在民用航空飛機(jī)中的運(yùn)用。

復(fù)合材料；民用航空；材料性能

復(fù)合材料的穩(wěn)定性良好，其它材料的剛度和強(qiáng)度于復(fù)合材料相比有著很大的差距，在我國(guó)航天領(lǐng)域的中的應(yīng)用十分廣泛，因其材料的特性，非常的適用于飛機(jī)的機(jī)翼和飛機(jī)前身的制造。復(fù)合材料能有效的減輕飛機(jī)部件自身的重量，，還能提高機(jī)體的抗腐蝕性能，同時(shí)還可以節(jié)約機(jī)體部件的制作成本，帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。復(fù)合材料在我國(guó)民用航空領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的效果。是我國(guó)的民用航空飛機(jī)更為輕質(zhì)化，同時(shí)各項(xiàng)綜合性能也有很大程度的提升，在科技發(fā)展迅速的今天，我們應(yīng)該重視對(duì)復(fù)合材料的研究，并將之應(yīng)用到我國(guó)的航空領(lǐng)域中。

一、復(fù)合材料簡(jiǎn)介

復(fù)合材料，復(fù)合兩個(gè)字就代表著材料不是由一種物質(zhì)單一組成的，復(fù)合材料是由兩種材料或是多種材料通過(guò)先進(jìn)的工藝技術(shù)融合而成。復(fù)合材料合成后不僅可以保留原材料的特性，同時(shí)還具備原材料沒(méi)有的性能，而且原有的特性上也會(huì)有所加強(qiáng)。材料的制作可以根據(jù)航空飛機(jī)部件對(duì)于材料性能的需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。復(fù)合材料與單一的材料性能做簡(jiǎn)單的對(duì)比，復(fù)合材料的優(yōu)越性顯得尤為突出。在材料的重量上大幅度的降低，強(qiáng)度和抗拉性能大幅度的提升，抗損耗能力也是單一材料不能匹及的。飛機(jī)需要嚴(yán)格密封，同時(shí)機(jī)身對(duì)于抗雷擊性能有著過(guò)高的要求，復(fù)合材料與傳統(tǒng)的金屬材料相比，無(wú)論是導(dǎo)電性能還是材料的可塑性都有著明顯的差異。飛機(jī)部件的形狀可以說(shuō)千姿百態(tài)，十分的復(fù)雜，而復(fù)合材料的可塑性正好可以滿足這一需求，而且它的比重小可以使原本較大部件的重量減少很多，有利于飛機(jī)配件組裝過(guò)程。沒(méi)有一項(xiàng)領(lǐng)域是可以停止不前的，航空飛機(jī)的制造也是一樣，因?yàn)椴牧系睦_，使得設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)方面有很大的拘束，不能更好的展現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)理念，而復(fù)合材料的出現(xiàn)可以解決這一問(wèn)題。復(fù)合材料有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性，能滿足設(shè)計(jì)者部件設(shè)計(jì)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)上的需求，解放的設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念。相反傳統(tǒng)的金屬材料，比重大，而且容易被腐蝕，在部件受損后不好修復(fù)，使得直升機(jī)在品質(zhì)和使用年限上都有很大的影響。所以就更應(yīng)該考慮到新型材料的運(yùn)用。復(fù)合材料不僅可以完全彌補(bǔ)金屬材料的不足，而且再設(shè)計(jì)功能分工之后，還以增加物體的抗震性能，還有抗墜毀性能。

二、復(fù)合材料在民航飛機(jī)上的功用

復(fù)合材料已經(jīng)有了一段時(shí)間的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于復(fù)合材料應(yīng)用的研究一直給予很高的重視程度。可以說(shuō)復(fù)合材料的有效應(yīng)用完善了承載力構(gòu)件之間的轉(zhuǎn)換。由復(fù)合材料制作的飛機(jī)機(jī)身、飛機(jī)尾翼等結(jié)構(gòu)在我國(guó)民用航空飛機(jī)制造中應(yīng)用程度十分廣泛。例如帶整體油箱復(fù)合材料機(jī)翼等主承力結(jié)構(gòu)已裝機(jī)試飛成功，復(fù)合材料在我國(guó)民工航空制造工程中的應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的成績(jī)。特別是在飛機(jī)機(jī)翼制造上選用復(fù)合材料，使得飛機(jī)機(jī)翼的重量大幅度的減少，對(duì)于飛機(jī)的結(jié)構(gòu)也有著較好的調(diào)整，使得飛機(jī)飛行的品質(zhì)有著一定的程度的提升，選用復(fù)合材料已經(jīng)漸漸成為提高飛機(jī)整體性能的有效途徑。機(jī)翼結(jié)構(gòu)是民用航空飛機(jī)的主承力結(jié)構(gòu)，機(jī)翼承受著多種高載荷，翼面外形較為復(fù)雜。復(fù)合材料的應(yīng)用保證了機(jī)翼表面光滑和外形的準(zhǔn)確性，滿足了翼面包括外翼和中翼的氣動(dòng)彈性要求，其剛度和強(qiáng)度滿足了飛機(jī)的穩(wěn)定性和壽命要求。而且復(fù)合材料的應(yīng)用對(duì)民用航天飛機(jī)在檢查維護(hù)過(guò)程中具有良好的使用維護(hù)性和可修理性。復(fù)合材料在民用航空飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)上的功用。機(jī)身是飛機(jī)的軀干，其上連接著機(jī)翼、尾翼等部件，它們互相連接固定在一起，組成了一架完整的飛機(jī)。復(fù)合材料在民用航空飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用保證了機(jī)身承受各裝載物的質(zhì)量力和各連接部件受力構(gòu)件載荷的協(xié)調(diào)傳遞。

三、碳纖維復(fù)合材料在民航飛機(jī)上的應(yīng)用

碳纖維是以化纖和石油產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制成的纖維，是碳含量在百分之九十以上的高模量和高強(qiáng)度纖維。具有高強(qiáng)度、高模量、質(zhì)量比鋁輕、耐腐蝕等特性，碳纖維復(fù)合材料以其獨(dú)特和卓越的理化性能在民用航空飛機(jī)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著碳纖維和基體樹(shù)脂性能和產(chǎn)量的不斷提高，而碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料在耐濕熱性能和斷裂延伸率方面也得到顯著改善和提高。由于其性能的改善，碳纖維和基體樹(shù)脂在民用航天飛機(jī)上的應(yīng)用已由次承力結(jié)構(gòu)材料逐步發(fā)展到主承力結(jié)構(gòu)材料，拓寬了碳纖維和基體樹(shù)脂在民用航天飛機(jī)工業(yè)中的應(yīng)用。將碳纖維／環(huán)氧和碳纖維／雙馬復(fù)合材料大大提高了耐腐蝕和抗疲勞的特性，而且因其質(zhì)量輕具有明顯的減重作用。目前，T300級(jí)和T700級(jí)小絲束碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了民用骯天飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)復(fù)合材料化。碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料應(yīng)用在航天飛機(jī)艙門(mén)和壓力容器，其中最關(guān)鍵是航天飛機(jī)的熱瓦，可以保證其能安全地重復(fù)飛行，而增強(qiáng)碳／碳材料RCC可以使航天飛機(jī)承受大氣層所經(jīng)受的最高溫度1700℃。

總結(jié)：復(fù)合材料完全可以代替重金屬材料作為飛機(jī)部件材料的構(gòu)成，而在在各個(gè)性能上都會(huì)有很大的提升，可以減少部件的重量，具有強(qiáng)烈的可塑性，而且它承受力的荷載巨大，耐損性強(qiáng)，各個(gè)優(yōu)點(diǎn)，都可以明確的看到它作為一種新型材料，對(duì)我國(guó)的民用航空領(lǐng)域出了不可小看的貢獻(xiàn)。同時(shí)相應(yīng)的研究人員應(yīng)該不斷對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行更新，加強(qiáng)對(duì)復(fù)合材料的研究力度，創(chuàng)造出更優(yōu)性能的復(fù)合材料，為我國(guó)民用航空領(lǐng)域的發(fā)展注入源源不斷的新鮮血液。

[1]謝輝松.民用飛機(jī)飛行機(jī)組操作程序設(shè)計(jì)探討[J].航空工程進(jìn)展.2013(01)

[2]謝輝松.民用飛機(jī)飛行機(jī)組操作程序設(shè)計(jì)探討[J].航空工程進(jìn)展.2013(01)