淺談復(fù)合材料設(shè)備設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題

馬明博 韓娜

摘要：過(guò)去，由于復(fù)合材料具備較多優(yōu)點(diǎn)，比如它具有良好的比強(qiáng)度，比規(guī)模量比較大，可行性以及設(shè)計(jì)性強(qiáng)，減震性能好，同時(shí)還具有較好的耐疲勞性，更好的耐腐蝕性能力和安全性能等一些優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)使復(fù)合材料在航天技術(shù)方面等被廣泛的應(yīng)用。在本次研究中，我們根據(jù)復(fù)合材料的發(fā)展歷程進(jìn)行深入研究，基于其在飛機(jī)上使用的一些具體情況的前提下，剖析復(fù)合材料設(shè)備在當(dāng)今社會(huì)中所存在的一些問(wèn)題，并且提出一些解決問(wèn)題的方法。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料;飛機(jī);設(shè)計(jì);科技

在航天技術(shù)中因?yàn)閼?zhàn)斗機(jī)所需要的不同要求，我們則要采用不同的高新科技，在復(fù)合材料中由于他的要求比較高，而且在性能方面要求也比較全面，設(shè)計(jì)方面難度比較大，我們需要進(jìn)行綜合優(yōu)化。所以復(fù)合材料是當(dāng)今社會(huì)技術(shù)發(fā)展中水平最先進(jìn)的技術(shù)。在我國(guó)60年代期間已經(jīng)開(kāi)始將復(fù)合材料應(yīng)用于飛機(jī)研究上，在70年代的時(shí)候，我們技術(shù)人員成功的研制第一個(gè)由復(fù)合材料制造的飛機(jī)構(gòu)件，在80年代的時(shí)候，我們就實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用復(fù)合材料進(jìn)行批量生產(chǎn)。這也就成功的使復(fù)合材料更上一個(gè)新的階段。

一、復(fù)合材料在技術(shù)中的應(yīng)用

復(fù)合材料在當(dāng)今航天技術(shù)中我們可以分為三種，①?gòu)?fù)合材料它可以應(yīng)用于一些比較簡(jiǎn)單的部件，例如不同種類(lèi)的口蓋上，飛機(jī)艙門(mén)的起落架等等②還可以運(yùn)用在承受能力比較大的一些主要結(jié)構(gòu)上，例如全動(dòng)平尾，飛機(jī)機(jī)翼和飛機(jī)前機(jī)身斷等③還可以使用在有較強(qiáng)的承受力和復(fù)雜受力的結(jié)構(gòu)中，例如飛機(jī)機(jī)身和中央翼盒等。復(fù)合材料在航天技術(shù)上的應(yīng)用非常廣泛，而且有一定的比強(qiáng)度，比剛度也比較高，而且它的性能設(shè)計(jì)也比較好，我們將復(fù)合材料，用在飛機(jī)的本身不僅可以大大減輕飛機(jī)本身的重量，而且還可以改善氣動(dòng)彈性特征，從而大大提高飛機(jī)的使用性能，我國(guó)的飛機(jī)中直升飛機(jī)上所使用的復(fù)合材料也已經(jīng)達(dá)到了結(jié)構(gòu)質(zhì)量中的60%～80%，因此，復(fù)合材料已經(jīng)成為了衡量飛機(jī)在結(jié)構(gòu)中的重要指標(biāo)之一。但是復(fù)合材料在安全性和經(jīng)濟(jì)性之間比軍用飛機(jī)上的應(yīng)用又比較低落后。民用飛機(jī)中最基礎(chǔ)的是飛機(jī)的安全性能可靠。在我們經(jīng)過(guò)日積月累的實(shí)踐中，在以后的民機(jī)上我們會(huì)進(jìn)一步的來(lái)增加復(fù)合材料的使用。

二、復(fù)合材料所遇到的問(wèn)題

我國(guó)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比較而言，在我國(guó)軍事方面復(fù)合材料的使用量并不是特別高，其他發(fā)達(dá)國(guó)家而言，復(fù)合材料的使用量上已經(jīng)超過(guò)了50%，在美國(guó)民用客機(jī)上所使用的復(fù)合材料已經(jīng)超過(guò)了50%，但是在我國(guó)中所使用的復(fù)合材料卻僅僅占飛機(jī)結(jié)構(gòu)中總量的2%，所以我國(guó)在復(fù)合材料中所需要的產(chǎn)量還是不能夠達(dá)到足夠滿足。在研究中表明最難解決的技術(shù)問(wèn)題則是復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)效率和可靠性的矛盾，材料中最大的難題則是復(fù)合材料中的性能分散性和環(huán)境中的因素。然而當(dāng)前研究中。然而導(dǎo)致復(fù)合材料發(fā)展停滯不前的原因之一則是基礎(chǔ)研究科技不足和在技術(shù)中不能實(shí)現(xiàn)突破性，所以我國(guó)首要的責(zé)任是基礎(chǔ)科技研究的發(fā)展，堅(jiān)持探討研究科技，把生產(chǎn)和應(yīng)用兩相結(jié)合，從來(lái)促進(jìn)我們國(guó)家復(fù)合材料的發(fā)展。

三、研究中的問(wèn)題

①設(shè)計(jì)問(wèn)題

研究技術(shù)中設(shè)計(jì)的思想和理念是設(shè)計(jì)問(wèn)題中的首要問(wèn)題，其次則是方法。而問(wèn)題中的關(guān)鍵是復(fù)合材料中的具體設(shè)計(jì)，當(dāng)前我國(guó)的設(shè)計(jì)人員缺乏技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和缺乏整體結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們還要把低成本的設(shè)計(jì)思想和理念融相結(jié)合，根據(jù)不一樣的設(shè)計(jì)方案來(lái)做對(duì)比和分析。

②制造問(wèn)題

在研究技術(shù)中，最關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題是制造問(wèn)題。在當(dāng)前技術(shù)研究中最基本的首要技術(shù)是研究發(fā)展共固化，共膠接和二次交接等問(wèn)題，在制造中共固化是由兩個(gè)以上的一些零件經(jīng)過(guò)一次固化成型從而制造成整體制件，而共膠接則是把一個(gè)或者是多個(gè)固化成形，在固化中膠結(jié)成整體制件的一種工藝方法，而二次膠接它是通過(guò)多個(gè)已經(jīng)固化的復(fù)合材料經(jīng)過(guò)膠接從而連接在一起，在期間會(huì)出現(xiàn)化學(xué)和熱的一些反應(yīng)，是膠的固化，而且這也是復(fù)合材料所需要用到的技術(shù)。接著我們研究如何發(fā)展復(fù)合材料自動(dòng)化的問(wèn)題。制造中最困難的是手工制造，在只要過(guò)程中如果尺寸比較過(guò)大，在鋪貼的時(shí)候需要搭跳板，這樣就會(huì)降低效率，從而大大增加勞動(dòng)成本。整個(gè)制造工藝過(guò)程中，我們必須要做到十分小心。如果在制造中制造不當(dāng)將造成報(bào)廢，制造成本也會(huì)大大增加。

③其他技術(shù)

技術(shù)設(shè)計(jì)中模具，檢測(cè)和技術(shù)材料都會(huì)涉及到復(fù)合材料的整體成形型。在設(shè)計(jì)中所使用的模具大而且比較復(fù)雜，成本也比較高，所以我們要注意合理設(shè)計(jì)，并且能夠綜合多個(gè)因素對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)需要嚴(yán)格按照方案進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)。同時(shí)在設(shè)計(jì)中質(zhì)量保證中最重要的手段則是復(fù)合材料的檢測(cè)需要做到無(wú)損壞。所需材料中最主要的是膠粘劑，因此我們需要研究性能比較高的膠粘劑和耐高溫所使用的膠粘劑。

四、復(fù)合材料設(shè)備設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在當(dāng)前航空航天技術(shù)領(lǐng)域中，復(fù)合材料正應(yīng)用廣泛，復(fù)合材料有以下優(yōu)點(diǎn)①在技術(shù)當(dāng)中復(fù)合材料不僅可以減輕結(jié)構(gòu)本身的重量，還可以大大降低制造中所需要的成本。②在整體技術(shù)當(dāng)中，復(fù)合材料在承受結(jié)構(gòu)機(jī)械的連接當(dāng)中，因?yàn)榇蠖嗍褂玫墓碳氢伜辖?，所以它所需要的成本中也比較高，在技術(shù)配備中，我們還要防止電化腐蝕，時(shí)間比較長(zhǎng)也比較費(fèi)力，然則成本高，我們?yōu)榱私档退璩杀?，所以需要大量減少緊固件然而，從而減輕結(jié)構(gòu)的重量。③根據(jù)總體的設(shè)計(jì)技術(shù)而言，則需要采用整體成形技術(shù)，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)和布局。④在技術(shù)中，采用成形技術(shù)不僅在結(jié)構(gòu)上可以減少技術(shù)分段和對(duì)接，無(wú)間隙，無(wú)臺(tái)階，這樣可以使機(jī)體的表面呈現(xiàn)出光滑完整。大大降低雷達(dá)反射的面積，并提高了它的的隱身性能。技術(shù)性能中最重要的指標(biāo)則是隱身性能，在整體成形技術(shù)中復(fù)合材料不僅可以避免這些缺點(diǎn)，它的隱身性能也可以大大提高。通過(guò)技術(shù)研究表明，復(fù)合材料不僅可以滿足結(jié)構(gòu)中的總體性能，還可以在減少零件和緊固件數(shù)量的基礎(chǔ)上，可以使成本降低。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)經(jīng)過(guò)多年來(lái)的技術(shù)研究，以及在航天技術(shù)領(lǐng)域中的不斷發(fā)展進(jìn)步，復(fù)合材料相關(guān)理論內(nèi)容已經(jīng)形成一定的體系，在技術(shù)方面也能夠達(dá)到生產(chǎn)要求，但總體來(lái)看與其他發(fā)達(dá)國(guó)家比較還是有一定的差距，因此在社會(huì)不斷發(fā)展的背景下有關(guān)研究學(xué)者還需要對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行下一步的研究，以使復(fù)合材料設(shè)備能夠在航天領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

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（作者單位：1.衡水優(yōu)捷特石油設(shè)備科技有限公司;2.冀州中意復(fù)合材料股份有限公司）