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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(lái)源:航天材料及工藝研究所  瀏覽次數(shù):145


       為了促進(jìn)復(fù)合材料在民用客機(jī)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(jìn)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(jī)上的應(yīng)用
       正在建造中的歐洲空中客車公司A380-800飛機(jī)長(zhǎng)73m、高24.lm、翼展79.8m,在最經(jīng)濟(jì)有效的0.89M飛行速度下,航程1.4×10 m。它是民航飛機(jī)中最先進(jìn)、最具代表性、也是采用復(fù)合材料比例最高的機(jī)種。A380-800飛機(jī)中先進(jìn)維復(fù)合材料用量高達(dá)30 -35t,主要是碳/環(huán)氧復(fù)合材料,也包括GLARE(玻璃纖維增強(qiáng)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(jī)的內(nèi)裝修。
       A380-800飛機(jī)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▏?guó)分公司制造中機(jī)身,包括中翼盒、機(jī)頭和駕駛艙。BAE系統(tǒng)公司生產(chǎn)主機(jī)翼段??罩锌蛙嚨聡?guó)分公司制造機(jī)身、前、后機(jī)翼(包括玻璃纖維增強(qiáng)鋁GLARE的組裝)、垂直尾翼和后壓力艙壁等。空中客車西班牙分公司制造后機(jī)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(guó)和日本等國(guó)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(guó)吐魯茲( Toulouse)組裝。A380-800的首飛亦將于2004年實(shí)施。
       A380-800飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件的尺寸與其他同類飛機(jī)相比,無(wú)論長(zhǎng)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(jī)上采用一系列復(fù)合材料先進(jìn)制備技術(shù),包括:先進(jìn)纖維鋪放技術(shù)( AFP)、預(yù)浸帶自動(dòng)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(jī)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(jī)上應(yīng)用復(fù)合材料的看法
      總結(jié)歸納國(guó)外在民用飛機(jī)上應(yīng)用復(fù)合材料的經(jīng)驗(yàn)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(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量,改進(jìn)性能,因而隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和復(fù)合材料技術(shù)的進(jìn)步,復(fù)合材料在民用飛機(jī)上的應(yīng)用比例在不斷擴(kuò)大。
      (2)復(fù)合材料當(dāng)前價(jià)格相應(yīng)較高,因此,復(fù)合材料在民用飛機(jī)上的應(yīng)用比例不是越高越好,存在價(jià)格/性能比問題。目前,應(yīng)用復(fù)合材料比例最高的民機(jī)是歐洲空中客車公司A380-800飛機(jī),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(jià)格和工藝技術(shù)水平來(lái)看,在民用飛機(jī)上的用量不宜超過此比例。
       (3)為了降低復(fù)合材料的價(jià)格,研究低成本復(fù)合材料技術(shù)對(duì)新一代的民用飛機(jī)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(jī)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(jià)格,另方面還要求保證必要的性能,不能用犧牲性能來(lái)?yè)Q取價(jià)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(jìn)、提高,從而達(dá)到降低價(jià)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(zhǎng)、質(zhì)量以難以保證。采用復(fù)合材料制備新技術(shù),達(dá)到縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率、減少?gòu)U品、提高質(zhì)量,對(duì)擴(kuò)大復(fù)合材料在民用飛機(jī)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(jī)上的應(yīng)用問題。
 
 
 
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