材料的進(jìn)展是結(jié)構(gòu)發(fā)展的基礎(chǔ)，但新材料的性能指標(biāo)則取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求，復(fù)合材料從第一代到第二代的發(fā)展就經(jīng)歷了這樣的過(guò)程。當(dāng)復(fù)合材料在以剛度控制為主的尾翼構(gòu)件中應(yīng)用時(shí)，在確定第一代復(fù)合材料體系（以T300為代表的碳纖維和以5208與913C為代表的樹(shù)脂體系）的性能指標(biāo)時(shí)，波音公司的要求起了決定性作用。20世紀(jì)70年代末開(kāi)始探索將復(fù)合材料用于強(qiáng)度控制為主的機(jī)翼結(jié)構(gòu)（特別是民機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)）時(shí)，飛機(jī)設(shè)計(jì)師大多以為，只有將壓縮設(shè)計(jì)許用值進(jìn)步到6000με才有可能滿(mǎn)足減重和本錢(qián)的要求，正是它們的需求提出了研制第二代復(fù)合材料體系（以T800、IMS為代表的中模高強(qiáng)碳纖維和以3900、8552和M21為代表的韌性樹(shù)脂體系）的要求。但這樣的復(fù)合材料體系并未實(shí)現(xiàn)6000με壓縮設(shè)計(jì)許用值來(lái)實(shí)現(xiàn)減重目標(biāo)，國(guó)外復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)降低本錢(qián)的目標(biāo)是通過(guò)采用自動(dòng)化制造工藝、采用共固化與共膠接等先進(jìn)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)整體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及利用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)異的抗疲憊與抗腐蝕性能降低維護(hù)用度等途徑實(shí)現(xiàn)的，因此目前國(guó)外的第二代復(fù)合材料體系是否是機(jī)翼結(jié)構(gòu)的最佳材料值得探討。本文試圖從機(jī)翼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性要求和復(fù)合材料抗沖擊性能與壓縮設(shè)計(jì)許用值的關(guān)系出發(fā)，探討適用于機(jī)翼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料力學(xué)性能要求，以及對(duì)碳纖維和樹(shù)脂性能的相應(yīng)要求。
復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)完整性要求分析
飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性要求的定義是：“影響飛機(jī)安全使用和本錢(qián)用度的機(jī)體結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、損傷容限、耐久性和功能的總稱(chēng)。”[1]由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)通常具有優(yōu)異的抗疲憊和抗腐蝕性能，耐久性一般不是設(shè)計(jì)考慮的主要因素，因此約束設(shè)計(jì)的主要因素是強(qiáng)度、剛度和損傷容限要求，其中剛度要求除了動(dòng)特性外主要是穩(wěn)定性題目。復(fù)合材料民機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)，特別是上蒙皮結(jié)構(gòu)通常采用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則包括：
（1）強(qiáng)度/穩(wěn)定性要求。所有的結(jié)構(gòu)部件要滿(mǎn)足100%設(shè)計(jì)極限載荷（DUL）；低于115%DUL時(shí)不出現(xiàn)總體屈曲；低于100%DUL時(shí)不出現(xiàn)局部的壁板屈曲。
（2）損傷容限要求。蒙皮壁板含目視委曲可見(jiàn)沖擊損傷（BVID）時(shí)，蒙皮壁板應(yīng)能承受100%DUL；內(nèi)部骨架和桁條含有最大不超過(guò)27J的沖擊損傷時(shí)，應(yīng)能承受100%設(shè)計(jì)限制載荷（DLL）；蒙皮壁板含目視可見(jiàn)沖擊損傷（VID）時(shí)，應(yīng)能承受100%DLL；蒙皮壁板含有像主發(fā)動(dòng)機(jī)破壞后可能碰到的離散源損傷或切斷一根桁條及其相鄰的蒙皮跨時(shí)，蒙皮壁板應(yīng)能承受70%的DLL。
（3）維修性要求。要求部件上任意部位可檢損傷能夠用螺接補(bǔ)片修理，修理后要求結(jié)構(gòu)在剩余的壽命期間能承受100%DUL。
根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，控制機(jī)翼蒙皮部位的設(shè)計(jì)約束主要是穩(wěn)定性要求（結(jié)構(gòu)厚度小于4mm時(shí)）和損傷容限要求（結(jié)構(gòu)厚度約3～7mm時(shí)），較厚蒙皮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)約束是維修性要求（結(jié)構(gòu)厚度大于6mm時(shí)），此外機(jī)械連接部位的設(shè)計(jì)約束是靜強(qiáng)度要求，因此機(jī)翼結(jié)構(gòu)的減重主要取決于穩(wěn)定性和損傷容限要求，對(duì)第二代復(fù)合材料體系的性能要求也主要圍繞這2個(gè)方面來(lái)考慮。對(duì)穩(wěn)定性要求，目標(biāo)是進(jìn)步蒙皮壁板的初始屈曲載荷，而從材料性能角度，最簡(jiǎn)單的方法是進(jìn)步復(fù)合材料體系的模量，因此國(guó)外飛機(jī)機(jī)翼上的蒙皮一般采用模量約300GPa的碳纖維（如IM系列或T800等）。對(duì)損傷容限要求，目標(biāo)是進(jìn)步壓縮設(shè)計(jì)許用值，而從材料性能角度是進(jìn)步復(fù)合材料體系的抗沖擊性能。圖1為結(jié)構(gòu)蒙皮厚度與壓縮設(shè)計(jì)許用值關(guān)鍵因素的關(guān)系。
結(jié)構(gòu)壓縮設(shè)計(jì)許用值和復(fù)合材料體系的抗沖擊性能
1 CAI的由來(lái)和演變
從20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始，各飛機(jī)公司都在探索將復(fù)合材料用于民機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的可能性，鑒于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性的要求，必須要有較大的減重，并指出只有將壓縮設(shè)計(jì)許用值由4000με進(jìn)步到6000με后才是可行的。研究表明進(jìn)步壓縮設(shè)計(jì)許用值的最大障礙是沖擊后壓縮強(qiáng)度過(guò)低，并以為這是由于樹(shù)脂缺乏韌性所致，因此在其后20多年里，根據(jù)飛機(jī)公司的這一熟悉，材料研制商一直都在致力于進(jìn)步樹(shù)脂的韌性。
為了評(píng)定樹(shù)脂的韌性，NASA于1982年制訂了若干試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[2-3]，其中最重要的是沖擊后壓縮試驗(yàn)方法，這種方法規(guī)定了試樣的展層、尺寸和試驗(yàn)方法。后來(lái)將對(duì)6mm的試樣，用直徑為12.7mm的沖擊頭進(jìn)行27J能量沖擊后得到的壓縮強(qiáng)度被習(xí)慣地稱(chēng)為CAI，標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定CAI大于200MPa的樹(shù)脂可稱(chēng)為韌性樹(shù)脂。由于這種方法使用的試樣比較大，而且制造比較復(fù)雜，波音公司制訂了另一種試驗(yàn)方法，使用較小的試樣和較簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法，并使用了2種沖擊能量：一種是等同于NASA方法的4.5J/mm；另一種是考慮到27J是常見(jiàn)的沖擊能量，針對(duì)較薄的試樣厚度（4mm），為6.7J/mm，沖擊頭直徑改為16mm；隨后將此方法推廣為SACMA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[4]，但僅保存6.7J/mm一種能量，所得到的壓縮強(qiáng)度習(xí)慣上也被稱(chēng)為CAI。由于當(dāng)時(shí)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限對(duì)沖擊損傷沒(méi)有明確的要求，也沒(méi)有提出目視委曲可見(jiàn)沖擊損傷（大于1.0mm深凹坑）的概念，但對(duì)第一代復(fù)合材料體系，這樣的沖擊能量均能產(chǎn)生BVID，用CAI來(lái)評(píng)定材料體系的損傷容限性能與結(jié)構(gòu)的損傷容限性能是一致的。隨著纖維和樹(shù)脂性能的進(jìn)步，用這樣的方法不再能產(chǎn)生BVID，因此近年來(lái)空客公司和波音公司在評(píng)定材料時(shí)均采用了更大的沖擊能量，特別是空客公司明確提出了用凹坑深度為1.0mm和2.5mm時(shí)的CAI來(lái)進(jìn)行評(píng)定的方法。
2 BVID和壓縮設(shè)計(jì)許用值
復(fù)合材料沖擊損傷的特點(diǎn)是，在沖擊表面無(wú)任何征兆的情況下，內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)大范圍的分層，而且其壓縮承載能力會(huì)急劇下降，甚至不到無(wú)損結(jié)構(gòu)的40%，從而危及飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全。因此，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限要求的關(guān)鍵是對(duì)沖擊損傷的考慮，但如何在設(shè)計(jì)中考慮沖擊損傷并沒(méi)有明確的定義。在1984年頒布的FAA咨詢(xún)通報(bào)AC20-107A中只是提到“應(yīng)該證實(shí)，由制造和使用中能實(shí)際預(yù)計(jì)到（但不大于按所選檢測(cè)方法確定的可檢門(mén)檻值）的沖擊損傷，不會(huì)使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)承載能力。”固然在大量研究中已提出了BVID的概念，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)尚未明確。在1990年頒布的美國(guó)空軍規(guī)范AFGS-87221A“飛機(jī)結(jié)構(gòu)通用規(guī)范”中首次出現(xiàn)了BVID的明確定義：“由25.4mm直徑半球形端頭的沖擊物產(chǎn)生的沖擊損傷，沖擊能量為產(chǎn)生2.5mm深凹坑所需能量，最大不超過(guò)136J”。自此以后無(wú)論軍機(jī)還是民機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷容限要求，其初始缺陷假設(shè)中，無(wú)一例外都規(guī)定在飛機(jī)投進(jìn)使用后，即可能帶有BVID，其標(biāo)志均為凹坑深度。2009年9月8日頒布的AC 20-107B（AC 20-107A的修訂版）中在前面所引的內(nèi)容后增加了下列文字：“當(dāng)采用目視檢測(cè)方法時(shí)，可靠檢出門(mén)檻值時(shí)可能的沖擊損傷已被稱(chēng)為目視委曲可見(jiàn)沖擊損傷（BVID）”，并在結(jié)構(gòu)驗(yàn)證-損傷容限段落中增加了5類(lèi)損傷的定義，明確提出了BVID和VID的概念，反映了在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)沖擊損傷要求的進(jìn)展。
高損傷容限復(fù)合材料體系研制途徑的探討
根據(jù)上述分析，從進(jìn)步壓縮設(shè)計(jì)值的角度考慮，對(duì)材料性能的要求是含BVID時(shí)具有較高的CAI值。文獻(xiàn)[7]～[9]通過(guò)大量的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，含沖擊損傷層壓板的壓縮破壞機(jī)理是沖擊損傷四周在加載過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一特征損傷區(qū)，當(dāng)該區(qū)內(nèi)0°纖維均勻應(yīng)力達(dá)到單向板的壓縮強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)破壞，提出可將沖擊損傷區(qū)簡(jiǎn)化為長(zhǎng)軸與損傷寬度相同的橢圓孔，然后采用損傷區(qū)纖維斷裂（FD）失效判據(jù)來(lái)進(jìn)行估算，該失效判據(jù)為：當(dāng)缺口(或損傷)四周特征長(zhǎng)度l0范圍內(nèi)0°層的均勻軸向應(yīng)力達(dá)到單向板的極限強(qiáng)度時(shí)，含損傷層壓板出現(xiàn)破壞。固然該估算方法有一定局限性，但可以說(shuō)明含BVID層壓板的CAI值與沖擊損傷的面積（或?qū)挾龋?、?fù)合材料體系的特征尺寸和單向板的壓縮強(qiáng)度有關(guān)，因此高損傷容限復(fù)合材料體系的研制應(yīng)從這幾方面著手，特別是盡可能減少BVID時(shí)的損傷面積（寬度）。文獻(xiàn)[10]和[11]對(duì)沖擊損傷隨沖擊能量增加的擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料層壓板的抗沖擊行為呈現(xiàn)有明顯的拐點(diǎn)現(xiàn)象，圖3給出了對(duì)應(yīng)于不同的沖擊能量，作為損傷阻抗標(biāo)志的凹坑深度和作為損傷容限標(biāo)志的CAI值的變化規(guī)律，同時(shí)給出了不同沖擊能量對(duì)應(yīng)的內(nèi)部損傷狀態(tài)。隨沖擊能量的增加其凹坑深度、內(nèi)部分層損傷狀態(tài)和壓縮強(qiáng)度的變化規(guī)律是當(dāng)沖擊能量較小時(shí)，沒(méi)有凹坑，同時(shí)內(nèi)部沒(méi)有損傷；能量增加后可以檢測(cè)到凹坑，但深度很淺，目視基本不可見(jiàn)，表明表面樹(shù)脂出現(xiàn)了塑性，但內(nèi)部仍無(wú)損傷，同時(shí)壓縮強(qiáng)度沒(méi)有降低；繼續(xù)增加能量，凹坑深度不斷增加（通常仍比較淺），內(nèi)部開(kāi)始出現(xiàn)分層損傷，此時(shí)壓縮強(qiáng)度開(kāi)始下降；繼續(xù)增加能量，凹坑深度也不斷增加，同時(shí)壓縮強(qiáng)度急劇下降；在沖擊能量超過(guò)某個(gè)值后，凹坑深度（大約為0.5mm）隨能量增加而急劇增加，很快達(dá)到了BVID的要求，并可以觀察到?jīng)_擊部位表面纖維斷裂，但內(nèi)部分層損傷面積基本上不再增加，同時(shí)其CAI值也基本上不再降低。作者用熱揭層的方法對(duì)拐點(diǎn)前后的損傷狀態(tài)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)拐點(diǎn)現(xiàn)象的本質(zhì)是其損傷機(jī)理發(fā)生了突變，即由單純的基體裂紋和分層到出現(xiàn)沖擊部位表面纖維斷裂，一旦表面纖維開(kāi)始斷裂，內(nèi)部的分層區(qū)域基本上不再增加，其后續(xù)的損傷機(jī)理是從表面到內(nèi)部的纖維斷裂。由于出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)的內(nèi)部損傷尺寸基本上代表了含BVID試樣可能存在的損傷尺寸，而損傷尺寸決定了CAI值，因此可以通過(guò)對(duì)影響損傷擴(kuò)展和控制表面纖維斷裂的因素分析，來(lái)確定研制高損傷容限復(fù)合材料體系的途徑。控制拐點(diǎn)時(shí)損傷尺寸的因素有以下幾點(diǎn)：（1)降低樹(shù)脂從分層起始到表面纖維出現(xiàn)斷裂期間的層間分層擴(kuò)展速率；（2)使拐點(diǎn)盡早出現(xiàn)，即盡早達(dá)到纖維的斷裂應(yīng)變。為此有2種途徑：使沖擊部位的樹(shù)脂盡早進(jìn)進(jìn)塑性，從而增大局部的纖維應(yīng)變；采用斷裂應(yīng)變較低的纖維。
機(jī)翼結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料體系對(duì)纖維和樹(shù)脂性能的要求
1 對(duì)纖維的性能要求
源于復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)的需求，20世紀(jì)80年代波音公司提出了第二代復(fù)合材料體系的研制要求，其中對(duì)纖維性能的要求強(qiáng)度進(jìn)步50%，模量進(jìn)步30%，并要求與高韌性樹(shù)脂復(fù)合后，壓縮設(shè)計(jì)許用應(yīng)變應(yīng)由3000～4000με進(jìn)步到6000～8000με。根據(jù)上述分析，為滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求，復(fù)合材料體系要求具有較高的模量，因此模量比T300（約230GPa）高30%的要求是公道的，這也應(yīng)是機(jī)翼用碳纖維的要求。對(duì)于損傷容限要求，波音公司的要求也是公道的，但具體到纖維強(qiáng)度進(jìn)步50%的要求是否公道還需推敲。由于強(qiáng)度與模量進(jìn)步幅度不同，使得纖維的斷裂延伸率由原來(lái)的1.5%～1.8%進(jìn)步到了1.8%～2.1%，斷裂延伸率的進(jìn)步意味著表面層纖維不輕易斷裂，從而推遲了拐點(diǎn)的出現(xiàn)，增加了分層損傷擴(kuò)展的空間，同時(shí)為保證出現(xiàn)BVID，也增加了高性能樹(shù)脂的研制難度，即要求樹(shù)脂有較高的塑性。
由于長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)復(fù)合材料抗沖擊性能的評(píng)定一直沿用傳統(tǒng)的CAI值，而忽略了BVID的條件，固然用傳統(tǒng)的CAI值來(lái)評(píng)定，其損傷容限性能應(yīng)有較大的進(jìn)步，但實(shí)際情況如圖2所示，含BVID時(shí)的CAI值有可能降低，即使進(jìn)步，幅度也很小，這就是采用第二代復(fù)合材料體系（T800和IMS類(lèi)中模高強(qiáng)纖維和3900、8552及M21類(lèi)韌性樹(shù)脂）后至今，機(jī)翼結(jié)構(gòu)壓縮設(shè)計(jì)許用應(yīng)變?nèi)匀粺o(wú)法超過(guò)4000的原因。纖維拉伸強(qiáng)度的進(jìn)步對(duì)進(jìn)步復(fù)合材料體系開(kāi)孔拉伸強(qiáng)度有利，對(duì)進(jìn)步機(jī)械連接強(qiáng)度有利，但這2個(gè)指標(biāo)并不是影響機(jī)翼減重的主要因素，因此從進(jìn)步損傷容限性能的角度出發(fā)高強(qiáng)度和高斷裂延伸率纖維并不是最好的選擇。由于復(fù)合材料體系的壓縮強(qiáng)度取決于多種因素，迄今為止高強(qiáng)纖維的壓縮強(qiáng)度并沒(méi)有進(jìn)步，所以過(guò)高的纖維拉伸強(qiáng)度實(shí)際上妨礙了損傷容限性能的進(jìn)步。作者以為下一代碳纖維性能指標(biāo)如下：拉伸彈性模量約300GPa，拉伸強(qiáng)度約4500～5000MPa，斷裂延伸率約1.5%～1.8%。
2 對(duì)樹(shù)脂的性能要求
由于復(fù)合材料體系的模量主要取決于纖維，因此從穩(wěn)定性要求出發(fā)，對(duì)樹(shù)脂沒(méi)有特別的要求。但樹(shù)脂性能的進(jìn)步有可能降低沖擊過(guò)程中分層損傷的擴(kuò)展性能，從而減小對(duì)應(yīng)BVID的損傷尺寸，這是20多年來(lái)復(fù)合材料界一直努力的方向。從圖4所示的損傷擴(kuò)展規(guī)律可以看出，為了降低含BVID時(shí)的損傷尺寸，對(duì)樹(shù)脂?？唇档蛷姆謱悠鹗嫉焦拯c(diǎn)出現(xiàn)之間的擴(kuò)展速率和當(dāng)纖維斷裂延伸率不變時(shí)增加沖擊區(qū)的纖維變形。初步研究表明分層起始對(duì)不同樹(shù)脂變化不大，為降低損傷擴(kuò)展速率其控制因素是樹(shù)脂的層中斷裂韌性，進(jìn)步樹(shù)脂的GIc和GIIc可降低損傷擴(kuò)展過(guò)程。沖擊凹坑實(shí)際上是樹(shù)脂進(jìn)進(jìn)塑性的表征，為了增加沖擊區(qū)域的纖維變形，?？礃?shù)脂易于產(chǎn)生塑性變形，使得在較小的沖擊能量下即有可能使沖擊部位的纖維達(dá)到其斷裂變形量。
3 損傷容限與損傷阻抗
損傷容限和損傷阻抗是復(fù)合材料抗沖擊性能的2個(gè)方面，前者是含一定損傷時(shí)對(duì)強(qiáng)度影響的性能要求，對(duì)結(jié)構(gòu)而言主要是安全性的考慮；后者是抵抗一定的外來(lái)物沖擊（能量或力）時(shí)產(chǎn)生損傷大小能力的性能要求，對(duì)結(jié)構(gòu)而言主要是經(jīng)濟(jì)性考慮。對(duì)有一定厚度的機(jī)翼結(jié)構(gòu)而言，主要考慮其損傷容限要求；對(duì)薄蒙皮和薄面板夾層結(jié)構(gòu)，應(yīng)主要考慮損傷阻抗要求，即不會(huì)因常見(jiàn)的小能量沖擊產(chǎn)生表面凹坑和纖維斷裂，引起水分浸進(jìn)和維護(hù)題目。本文從機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)步壓縮設(shè)計(jì)許用值出發(fā)，主要考慮進(jìn)步損傷容限性能，?？词褂弥械葦嗔蜒由炻实睦w維與韌性樹(shù)脂組合的復(fù)合材料；但對(duì)操縱面而言，應(yīng)主要考慮損傷阻抗要求，不?？串a(chǎn)生凹坑，高斷裂延伸率的纖維和韌性樹(shù)脂可得到高損傷阻抗的復(fù)合材料。因此高損傷容限和高損傷阻抗的要求對(duì)復(fù)合材料研制提出了互相矛盾的要求，材料研制者必須明確其應(yīng)用對(duì)象。
4 工程應(yīng)用遠(yuǎn)景
（1) T800在國(guó)內(nèi)機(jī)翼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用遠(yuǎn)景。
國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期以來(lái)在研制韌性樹(shù)脂時(shí)均采用CAI＠6.7J/mm來(lái)評(píng)定其損傷容限性能，因此將它們與高斷裂延伸率的纖維進(jìn)行復(fù)合時(shí)，其CAI＠BVID均相當(dāng)?shù)?，用于結(jié)構(gòu)時(shí)，其壓縮設(shè)計(jì)許用值甚至低于原來(lái)脆性樹(shù)脂復(fù)合材料體系達(dá)到的水平。目前國(guó)外復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)用的高斷裂延伸率纖維與韌性樹(shù)脂復(fù)合得到的第二代復(fù)合材料體系，其壓縮許用應(yīng)變并沒(méi)有得到預(yù)期的進(jìn)步（當(dāng)然因模量的進(jìn)步，壓縮許用強(qiáng)度得到了進(jìn)步）。因此為了采用與高斷裂延伸率纖維復(fù)合的韌性樹(shù)脂，必須采用CAI＠BVID來(lái)評(píng)定其損傷容限性能，但預(yù)期很難實(shí)現(xiàn)壓縮許用應(yīng)變超過(guò)5000με的目標(biāo)。
（2) 本文推薦的纖維和樹(shù)脂體系的應(yīng)用遠(yuǎn)景。
假如研制出具有本文推薦性能指標(biāo)的碳纖維，可以與目前已有的大多數(shù)韌性樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)合，既可滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求，也有可能較大幅度地進(jìn)步壓縮設(shè)計(jì)許用值（如達(dá)到5000με），從而實(shí)現(xiàn)機(jī)翼減重的要求。圖4給出了不同纖維與樹(shù)脂組合復(fù)合材料體系的抗沖擊性能。
結(jié)束語(yǔ)
對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)完整性要求和復(fù)合材料抗沖擊性能的研究和T300纖維的使用經(jīng)驗(yàn)表明，適用于機(jī)翼蒙皮復(fù)合材料體系的性能要求應(yīng)當(dāng)具有較高的模量和含BVID時(shí)的剩余壓縮強(qiáng)度，為此要求具有碳纖維應(yīng)具有中等拉伸彈性模量（約300GPa）和中等拉伸強(qiáng)度（4500～5000MPa）的碳纖維（一般斷裂延伸率不超過(guò)1.8%），而對(duì)樹(shù)脂的要求則應(yīng)具有較高的層中斷裂韌性和一定的塑性變形能力。由于目前沒(méi)有相應(yīng)的碳纖維，上述結(jié)論還有待于試驗(yàn)驗(yàn)證。
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