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复合材料技术报告.docx


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航空预浸料- 热压罐工艺复合材料技术应用概况发布时间:2011-11-23 15:34:27先进复合材料自问世以来,由于其轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等诸多优势,一直在航空材料领域得到重视。随着近几十年来的发展,尤其是最近 10 年在大型飞机上井喷式的应用,先进复材料已经证明了其在未来航空领域的重要地位,它在飞机上的用量和应用部位也已经成为衡量飞结构先进性的重要标志之一[1] 如目前代表世界最先进战机的美国 F-22 和 F-35,其复合材料占机结构重量达到了 26%(F-22 机身、机翼、襟翼、垂尾、副翼、口盖、起落架舱门;F-35 机身翼进气道、操纵面、副翼、垂尾),欧洲 EF-2000 战机更是达到了35%~40%(机翼、垂尾、方向舵[2] ;民机领域的两大巨头波音和空客,在其最新型的大型客机波音787、A350XWB 机型中,大幅使用复合材料,分别达到 50% 和 52%[3],在机身主承力结构中,除一些特殊需要外,基本上实现了全复合材料化。从当前的复合材料应用来看,航空复合材料具备以下几个方面的特点:在材料方面,飞主承力结构应用高韧性复合材料;在工艺方面,呈现出以预浸料- 热压罐工艺为主,积极开发液体成型工艺及其他低成本成型工艺的态势,对复合材料构件的制造综合考虑性能/ 成本因机[4] 设计理念的广泛认知,复合材料已逐渐在主承力结构上站稳了脚跟,而且,为了进一步将复合材料的优点充分发挥,飞机结构设计越来越趋向于整体化和大型化。复合材料在主承力结构上的应用技术是体现航空复合材料水平及应用程度的重要标志。目前复合材料主承力构件仍是以预浸料- 热压罐工艺为主。基于此,本文旨在介绍目前与航空预浸料- 热压罐工艺相关的复合材料技术。主承力结构用预浸料1 高性能复合材料体系“计是主导,材料是基础,工艺是关键”[5]复合材料的制造技术与材料的发展息息相关。航空预浸料-热压罐工艺高性能复合材料到目前已经历了 3 个阶段。第一阶段的复合材料采用通用 T300 级碳纤维和未增韧热固性树脂,具有明显的脆性材料特征,主要用于飞机承力较小的结构件。第二善,应用范围扩大到垂尾、方向舵和平尾等部件。第三阶段的复合材料为高韧性复合材料,其应用扩大到机材料应用于飞机主承力结构,波音公司首先提出了高韧性复合材料预浸料标准 BMS8-276,概述了主承力结构复合材料性能目标,并提出采用冲击后压缩强度(CAI)作为合材料结构应用性能的评价指标。据此波性能,要求碳纤维拉伸弹性模量提高 30%、拉伸强度提高50%,同时,开发高抗分层能力的韧性树脂基体,以将复合材料结构设计许用应变提高到 %~%。1985年 NASA 发布 RP1142 碳纤维/ 热固性韧性树脂复合材料标准规范。1989 年中模/ 高强碳 T800 达到波音公司碳纤维材料标准 BMS9-17 要求,并与同期研发的 180℃固化高韧性环氧树脂成的复合材料( 如T800H/3900-2)达到波音公司材料标准 BMS8-276 要求[6] 国外部分飞机主要复合材料结构设计选材见表 1。国内复合材料体系的发展也同样经历相应的阶段,目前已在韧性复材取得一定的成果。国内外部分复合材料性能如表 2、表 3 所示。2 预浸料工艺性随着预浸料-罐工艺在航空主承力复合材料结构上的应用,结构设计逐渐趋于大型化和整体化,其目的是为了

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  • 时间2019-09-20