复合材料在飞机上的应用
先进复合材料在航空航天领域的应用..
![先进复合材料在航空航天领域的应用..](https://img.taocdn.com/s3/m/2d004b18eff9aef8941e0650.png)
演讲人:王美玉
谢谢
由于 C F R P明显减重以及在使用中不会因疲劳或 腐蚀受损,大大减少了油耗和排放,燃油的经济性比 其直接竞争机型低1 3%左右,降低了运营成本,每 英里成本比目前效率最高的飞机低 15%~20% , 成 为第1个每位乘客每百公里耗油少于3 L的远程客机。 2)波音公司的B787飞机,又称为“ 梦想客机” ,除 了采用新型的发动机和创新的流线型机翼设计外, 在 其主体结构( 包括机翼和机身) 上大量采用先进的复 合材料,先进复合材料在 B787的用量高达 50% 。
2、先进复合材料在军用飞机上的应用
先进复合材料在军用飞机上应用3 0多年来, 已经从最 初的非承力构件发展到应用于次承力和主承力构件, 如 垂直尾翼、 水平安定面、 方向舵、 前机身和机翼蒙皮等。 1)欧洲的 A400M 属于新一代大 型军用运输机, 在材料应用技术上有了新的飞跃, 主 要表现为先进复合材料占结构质量的3 5%~4 0% 。 在 A400M 运输机上, 特别值得提出的是复合材料 机翼, 碳纤维复合材料占机翼结构质量比例高达8 5% , 开创了使用复合材料为主要材料制造大型运输机机翼的先 例。
一些先进树脂基复合材料具有比较好的雷达传输和介电 透射特性,当雷达波透射到这些树脂基复合材料时,不 容易形成爬行的电磁波, 因此也被用做隐身材料。
3、在固体火箭上的应用
固体火箭发动机是当今各种导弹武器的主要动力装置,计 算结果表明, 固体火箭一、 二、 三级发动机结构质量每 减轻1kg, 导弹射程相应地增加 0.6、3、16km 左右, 所 以对壳体特别是末级发动机壳体进行结构减重是战略导弹 总体设计师孜孜以求的目标, 而达到目标最重要的技术 途径之一就是采用先进的材料。 采用碳纤维复合材料将大大减轻火箭和导弹的惰性质 量, 既减轻发射质量,又可节省发射费用或携带更重的 弹头或增加有效射程和落点精度。20世纪60年代初,开 始采用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体取代钢壳, 如美国的 潜地导弹“ 北极星 A-3 ” 发动机玻璃钢壳体质量比“ A -1” 的合金钢减轻了60% ,成本降低了66% 。
复合材料在航空航天领域的应用
![复合材料在航空航天领域的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/0d876db305a1b0717fd5360cba1aa81144318fe8.png)
复合材料在航空航天领域的应用航空航天工程是当今科技领域中最具挑战性和前沿性的领域之一。
随着科技的不断进步,复合材料作为一种新型材料,在航空航天领域中得到了广泛的应用。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成,具有优异的力学性能和轻质化特点,成为航空航天工程中不可或缺的材料。
复合材料在航空航天领域中的应用主要体现在飞机结构中。
传统的金属材料在飞机结构中存在着重量大、阻力大等问题,而复合材料具有比重较低、强度高、刚度大等优点,可以有效减轻飞机的自重,并提高飞机的飞行性能。
例如,复合材料可以用于飞机的机翼、机身等结构部件,使得飞机具有更好的飞行稳定性和燃油经济性。
复合材料在航空航天领域中还广泛应用于航天器热保护系统。
航天器在大气层再入过程中会受到高温的热辐射,传统的热保护材料往往难以满足高温、高速的要求。
而复合材料具有优异的耐高温性能和热稳定性,可以有效保护航天器在再入过程中不受高温的影响。
因此,复合材料在航天器热保护系统中的应用,可以保证航天器的安全和稳定。
复合材料还被广泛应用于卫星的结构设计和制造中。
卫星需要具有轻质化、高强度、高刚度等性能,以满足卫星在太空中的长期运行需求。
复合材料作为一种理想的卫星结构材料,可以有效减轻卫星的重量,提高卫星的运载能力和工作效率。
因此,复合材料在卫星制造中的应用,可以提高卫星的整体性能和可靠性。
复合材料在航空航天领域中的应用是不可忽视的。
复合材料以其轻质化、高强度、高刚度等优点,为航空航天工程提供了新的解决方案。
随着科技的不断进步,相信复合材料在航空航天领域中的应用将会更加广泛,为航空航天工程的发展注入新的活力。
复合材料在航空领域的用途
![复合材料在航空领域的用途](https://img.taocdn.com/s3/m/6720ad54df80d4d8d15abe23482fb4daa58d1d97.png)
复合材料在航空领域的用途航空工业的发展从来都是以技术进步为驱动力的,而复合材料作为一种新型材料,在航空领域的应用越来越广泛。
复合材料具有高强度、轻质化、耐腐蚀、低热膨胀系数等优点,可以有效提高飞机的性能和安全性。
本文将重点介绍复合材料在航空领域的用途。
1. 结构件应用复合材料在航空领域广泛应用于飞机结构件上,如机身壁板、翼面、垂尾等。
相比于传统金属材料,采用复合材料可以显著减轻结构重量,降低燃油消耗,并提升飞机整体性能。
复合材料的高强度和抗冲击性能可以提高飞机的结构强度,增加安全性。
2. 动力系统应用复合材料在航空领域的另一个重要应用是动力系统上,如发动机叶片、气门、涡轮等。
复合材料可以耐高温、耐磨损、降低噪音和振动,使得动力系统具有更好的性能和可靠性。
同时,采用复合材料制造发动机部件还可以减轻重量,提高燃烧效率,降低机身油耗。
3. 内饰及设备应用除了结构件和动力系统,复合材料还被广泛应用于飞机的内饰及设备中。
例如客舱内部的座椅、行李架、蒙皮等都可以采用复合材料制造,不仅能够提供更好的舒适性和安全性,还能够减轻飞机自身重量,降低能耗。
4. 航空器维修与保养在航空器维修与保养方面,复合材料也起到了重要的作用。
由于其优异的耐腐蚀性能和良好的可靠性,使用复合材料制造的零部件不仅具有较长的使用寿命,而且在维护过程中需要投入较少的时间和费用。
因此,在航空器维修与保养中广泛采用的一种做法就是使用复合材料替换原有金属零件。
5. 其他应用除了以上提到的主要领域,航空工业还会在其他方面应用复合材料。
例如,在无人机制造中,采用复合材料能够提供更好的机动性能和稳定性。
此外,在航天器设计中,使用复合材料可以减轻重量并提供更好的抗辐射和抗高温能力。
结论复合材料在航空领域的应用越来越广泛,对于提升飞机整体性能和安全性起到了重要作用。
随着科学技术的进步和人们对于环保和节能要求的日益增强,相信复合材料在航空领域将会有更大的发展前景,并将持续推动这一行业向更加先进和可持续方向发展。
复合材料在航空航天中的应用
![复合材料在航空航天中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/9985c36d5b8102d276a20029bd64783e08127d10.png)
复合材料在航空航天中的应用咱先来说说啥是复合材料哈。
简单来讲,复合材料就是把不同的材料组合在一起,就像搭积木一样,让它们的优点凑一块,变得更厉害。
比如说,把强度高的纤维和耐磨损的树脂放在一块儿,就成了一种新的厉害材料。
在航空航天领域,复合材料那可是大显身手。
就拿飞机来说吧,以前的飞机大多是用金属做的,又重又不灵活。
但现在有了复合材料,情况就大不一样啦!我记得有一次坐飞机,正好靠窗,我就盯着那飞机的翅膀看。
旁边的一个小朋友好奇地问我:“叔叔,这飞机翅膀是用啥做的呀?”我就跟他说:“这翅膀呀,很多部分都是复合材料做的哟。
”小朋友瞪大眼睛,一脸不可思议。
复合材料让飞机变得更轻啦,这样就能飞得更远、更省油。
而且它的强度还特别高,能承受住飞行中的各种压力和冲击。
你想想,飞机在天上飞,遇到气流啥的,要是材料不结实,那可就危险啦。
航天领域也是一样。
火箭的外壳很多也是复合材料做的。
以前的火箭外壳又重又不耐高温,现在用了复合材料,耐高温的同时还减轻了重量,让火箭能带着更多的东西飞到太空去。
就像前段时间看的一个纪录片,讲的是新一代的航天飞行器的研发过程。
研发团队为了找到最合适的复合材料,那可是做了无数次的实验。
有时候为了测试一种新的复合材料在极端环境下的性能,他们得在实验室里熬上好几个通宵。
最终,他们成功了,新的复合材料让飞行器的性能有了巨大的提升。
在航空航天中,复合材料的应用可不只是在飞机和火箭的外壳上。
飞机内部的一些零部件,比如座椅的框架、行李架啥的,也都开始用复合材料了。
这不仅减轻了重量,还让飞机内部的空间更大更舒适。
还有那些卫星,小小的身体里也藏着不少复合材料的奥秘。
为了能在太空那种恶劣的环境中正常工作,卫星的结构材料就得既轻又耐用,复合材料正好满足了这些要求。
总之啊,复合材料在航空航天领域的应用那真是越来越广泛,给我们的蓝天梦想和星辰大海之旅带来了更多的可能。
说不定未来,还会有更神奇的复合材料出现,让我们的飞行变得更加不可思议!回想那次飞机上和小朋友的对话,我相信,等他长大了,一定能看到更多复合材料带来的惊喜。
复合材料在民用航空飞机中的应用
![复合材料在民用航空飞机中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/1e593cd40875f46527d3240c844769eae109a354.png)
复合材料在民用航空飞机中的应用复合材料在民用航空飞机中的应用越来越广泛,主要是为了实现飞机的减重、耐腐蚀和降低成本。
复合材料结构具有轻质化、小型化和高性能化等特点,可以提高飞机的抗震动动稳定性、气动弹性、超声速巡航、过失速飞行控制、耐热性能、抗冲击损伤能力、前翼飞机先进气动布局和抗雷击防护等方面的实际应用效果。
复合材料是由两种或两种以上的原材料通过各种工艺方法组合成的新材料。
与单一均质材料相比,复合材料具有质量轻、抗震动、抗裂纹、耐热、抗冲击、防雷击等方面的优越性。
与金属材料相比,在导电性和成形工艺等方面也有显著差异。
复合材料飞机密封、静电防护和抗雷击方面的作用十分重要。
在民用航空飞机中,增强纤维主要有碳纤维、玻璃纤维、芳纶和硼纤维等。
碳纤维因其产量高、性能好、纤维类型规格多、成本低经济实惠等特点,在民用航空飞机结构上应用最为广泛。
碳纤维增强树脂基复合材料在航天飞机舱门、机械臂和压力等方面有着重要的应用。
几种飞机结构上常用纤维的性能比较如表1所示。
复合材料在民航飞机上的应用功用主要是为了实现飞机的减重、耐腐蚀和降低成本。
波音飞机777/787和空中客车A330/A340/A380上复合材料的应用,标志着航空飞机复合材料结构设计发展已经成熟。
复合材料飞机结构技术是以实现高结构效率、减轻飞机重量、改善飞机气动弹性和结构的坚固性等综合性能为目标的高新技术。
Carbon fiber rced resin-XXX and pressure vessels。
with the most critical being the thermal tiles of the space shuttle。
which can ensure its safe repeated flight。
while the rced carbon/carbon material RCC can enable the space XXX 1700℃ XXX.In n。
从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况
![从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况](https://img.taocdn.com/s3/m/d04208506fdb6f1aff00bed5b9f3f90f76c64de3.png)
从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况篇一一、引言随着航空技术的飞速发展,民用飞机对于材料性能的要求也日益提高。
复合材料,由于其优异的力学性能、轻量化特性以及设计灵活性,在民用飞机制造中得到了广泛应用。
本文将从结构用途的角度,详细阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况。
二、复合材料在民用飞机结构中的应用概述复合材料在民用飞机结构中的应用主要体现在以下几个方面:机身、机翼、尾翼、发动机短舱以及内部构件等。
通过复合材料的应用,民用飞机实现了结构轻量化,提高了飞行性能,同时降低了运营成本。
三、国内外民用飞机复合材料应用的具体情况机身结构:复合材料在机身结构中的应用主要体现在蒙皮和桨叶上。
采用碳纤维增强复合材料制造的机身蒙皮,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,显著提高了飞机的燃油经济性和飞行性能。
国内外主流民用飞机制造商如波音、空客等均在机身结构中大量采用复合材料。
机翼结构:机翼是飞机的重要承载部件,其性能直接影响到飞机的飞行安全。
复合材料在机翼结构中的应用,可以实现机翼的轻量化设计,提高机翼的升力系数和飞行稳定性。
例如,波音787梦想飞机的机翼采用了碳纤维复合材料制造,使得机翼重量大幅减轻,同时提高了飞行效率。
尾翼结构:尾翼是控制飞机飞行方向的关键部件。
复合材料在尾翼结构中的应用,可以降低尾翼的重量,提高尾翼的控制精度和响应速度。
国内外多款民用飞机如空客A350、C919等均采用复合材料尾翼结构。
发动机短舱:发动机短舱是民用飞机发动机的重要保护装置,需要具有良好的耐高温、耐腐蚀等性能。
复合材料在发动机短舱中的应用,可以显著提高短舱的耐高温性能和结构强度,保证发动机的安全运行。
例如,CFMI公司的LEAP-1C发动机就采用了碳纤维复合材料制造的发动机短舱。
四、复合材料在民用飞机应用中的挑战与前景尽管复合材料在民用飞机上得到了广泛应用,但仍面临一些挑战,如制造成本、维修难度等。
然而,随着技术的进步和产业规模的扩大,复合材料的制造成本将逐渐降低,维修技术也将不断完善。
复合材料在航空领域的用途
![复合材料在航空领域的用途](https://img.taocdn.com/s3/m/6c230afe64ce0508763231126edb6f1aff0071f2.png)
复合材料在航空领域的用途航空工业是现代工业的重要组成部分,而复合材料作为一种新型材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空领域。
本文将介绍复合材料在航空领域的用途。
一、飞机结构件复合材料在飞机结构件中的应用是航空领域中最为重要的应用之一。
传统的金属材料在飞机结构件中存在重量过大、疲劳寿命短等问题,而复合材料的轻质高强度特性使其成为替代金属材料的理想选择。
例如,复合材料可以用于制造飞机的机翼、尾翼、机身等部件,能够减轻飞机的重量,提高飞机的燃油效率和飞行性能。
二、航空发动机航空发动机是飞机的核心部件,也是航空领域中对材料性能要求最高的部分。
复合材料在航空发动机中的应用主要体现在叶片、外壳等部件上。
复合材料的高温耐性、抗腐蚀性和高强度使其成为制造发动机叶片的理想材料。
此外,复合材料还可以用于制造发动机外壳,提高发动机的整体性能。
三、航空电子设备航空电子设备是现代飞机的重要组成部分,而复合材料在航空电子设备中的应用也越来越广泛。
复合材料可以用于制造航空电子设备的外壳、支架等部件,具有重量轻、绝缘性能好等优点。
此外,复合材料还可以用于制造航空电子设备的散热器,提高设备的散热效果。
四、航空航天器航空航天器是航空领域中最为复杂和高端的产品,而复合材料在航空航天器中的应用也是最为广泛的。
复合材料可以用于制造航空航天器的外壳、结构件、热防护材料等,具有重量轻、耐高温、抗腐蚀等优点。
例如,复合材料可以用于制造航天器的导热板,提高航天器的热控制能力。
综上所述,复合材料在航空领域的应用非常广泛,涉及飞机结构件、航空发动机、航空电子设备、航空航天器等多个方面。
随着科技的不断进步和复合材料技术的不断发展,相信复合材料在航空领域的应用将会越来越广泛,为航空工业的发展带来更多的机遇和挑战。
复合材料在军用飞机上的应用
![复合材料在军用飞机上的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/45faee16182e453610661ed9ad51f01dc3815740.png)
复合材料在军用飞机上的应用
复合材料在军用飞机上的应用
越来越多的军用飞机都开始采用复合材料来构建航空器,从机身到发动机到机翼,复合材料已经取代了传统的金属材料。
复合材料相比于金属材料,具有更低的重量、更强度和更高的耐温、耐磨性能,并且可以缩短开发周期和减少成本,并且可以提高飞行性能。
因此,复合材料的应用在军用飞机上有着重大的意义。
一般来说,复合材料在军用飞机上的应用主要包括机身、机翼、发动机以及内部结构等方面。
首先,复合材料可以大大降低飞机的重量,这使得飞机获得更高的飞行性能,减少燃油消耗和维护成本。
其次,复合材料可以提高机翼的强度和刚性,在高速飞行时可以把力矩尽量降低,从而提高飞行稳定性。
此外,复合材料可以提高机身耐温性能,使得飞机可以在更高温度的环境下飞行,从而提高飞行安全性。
最后,复合材料可以降低发动机的重量,使发动机更加紧凑,这不仅提高了发动机的效率,也有利于降低发动机的维护成本。
复合材料在军用飞机上的应用,有助于提高飞行安全性,缩短开发周期,降低成本,提高飞行性能,保障飞机的可靠性。
复合材料的使用将为航空技术的发展带来更新的突破,将成为军用飞机的新的发展方向。
- 1 -。
复合材料在军工方面的应用
![复合材料在军工方面的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/1d90d894294ac850ad02de80d4d8d15abe2300dc.png)
复合材料在军工方面的应用随着军事技术的不断进步,军工行业对于材料的需求也随之提高。
复合材料以其轻量化、高强度、高刚度等优点成为军工材料领域中的重要角色。
本文将着重介绍复合材料在军工方面的应用。
一、复合材料在军用飞机、舰艇中的应用1. 军用飞机复合材料作为航空工业中最重要的新材料之一,在军用飞机的制造中占有重要地位。
例如美军的F-22和F-35战斗机以及俄军的苏-57战斗机等都采用了大量的复合材料。
由于复合材料的轻量化和高强度,军用飞机可以在巨大飞行高度和高速的情况下保持较低的油耗和较高的机动能力。
而且,复合材料在军用飞机的燃料效率方面也具有重要的作用。
2. 军用舰艇复合材料同样在军用舰艇中具有广泛的应用。
美国海军的“阿利·伯克”级导弹驱逐舰以及“弗吉尼亚”级攻击核潜艇均采用了复合材料。
复合材料的高刚度、高强度和轻量化等特点,使得军用舰艇在保障航海安全和有效作战时具有了更好的机动能力和灵活性。
1. 坦克坦克是军事领域中装甲攻击的代表装备,在保障作战安全方面具有重要作用。
复合材料在坦克中的应用可以有效地减轻坦克本身的重量,同时提高装甲强度和抗冲击性能。
俄罗斯的T-14“阿玛塔”主战坦克就采用了不少于50%的复合材料。
2. 陆军车辆复合材料在陆军车辆中也具有广泛应用。
例如英军的战术侦察车辆“雅格尔”就采用了大量的复合材料和玻璃钢构造。
复合材料的轻量化和高刚度不仅提高了车辆的燃油经济性和机动性,而且也增加了车辆的承重能力和抗击性能。
三、结论除上述领域外, 复合材料在军工行业的其他应用还包括:1. 导弹技术复合材料作为导弹中的重要材料,主要用于导弹外壳和尾翼等部分的制造。
复合材料的高强度和轻量化可以减少导弹的自重,提高导弹的飞行速度和机动能力,同时也增强了导弹对于内部恶劣环境的耐受性。
2. 人造卫星由于复合材料具有轻质、高强度、高温和耐腐蚀等优点,它在航空和航天等领域多有应用。
在人造卫星的制造领域中,复合材料同样不可或缺。
复合材料在飞机上的应用
![复合材料在飞机上的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d39f09e6b8f3f90f76c66137ee06eff9aef84983.png)
复合材料在飞机上的应用摘要复合材料在降低结构重量、改善机体结构、提高安全性、减震性和使用耐久度等多个方面有着自己特有的贡献。
随着我国航空强国战略方针的实施,大型民航客机对高性能、功能强、结构功能一体化的高性能先进复合材料的需求日益提升,关键复合材料和结构制件成为限制相关领域进一步发展的瓶颈。
我国对复合材料的研究与制造无疑对飞机蒙皮各方面性能的提升有着至关重要的作用。
关键词:新型复合材料;航空引言在航空行业日益发展的今天,无时无刻都有飞机飞行在蓝天之上。
某时间点中国领空及周边民航运输机分布图如图1所示图1某时间点中国领空及周边民航运输机分布图那么面对如此数量庞大的运输线,如此错综复杂的航行高度,如此变化莫测的气象环境,我们的民航客机又是怎样来克服重重困难的呢?这就要介绍出我们的主角——复合材料。
复合材料具有许多极其重要的性能特质,如比重小;抗疲劳性优良,耐久度高,使用寿命长;减震性能优良,耐高温,安全性好,与金属材料相比不易腐蚀;可设计性灵活,可减小机身重量,有利于施工和维护,因此对航线维护和定检维护提供了巨大的便利与可操作性。
复合材料主要种类复合材料机体主要包括金属和非金属。
增强材料主要有植物纤维、碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、晶须、金属。
应用于不同的场景和位置,它们所发挥的功能是不一样的,复合材料的种类和特性也是纷繁杂多的。
总的来说,目前航空航天领域使用较为广泛的复合材料主要包括碳基复合材料,强树脂基复合材料和金属基复合材料。
同时也在逐步拓宽对植物纤维复合材料的使用。
非金属材料与金属材料对比先进复合材料中采用最广泛的纤维材料是碳、石墨、芳纶和硼。
在该类复合纤维材料中,碳纤维是在先进加强件上所投入使用的最通用的纤维材料,很多航空器的零部件和内外装饰都运用到了碳纤维复合材料,可见其用途之广。
在此综合部分常见的复合材料来进行性能对比,如玻璃纤维复合材料、碳纤维环氧复合材料、有机纤维环氧复合材料、硼纤维环氧复合材料、硼纤维铝复合材料、钢、铝合金、钛合金。
【专业讲堂】简述复合材料在飞机上应用的优缺点
![【专业讲堂】简述复合材料在飞机上应用的优缺点](https://img.taocdn.com/s3/m/6d237b413a3567ec102de2bd960590c69ec3d8d6.png)
【专业讲堂】简述复合材料在飞机上应用的优缺点复合材料,尤其是由玻璃纤维、碳纤维和凯夫拉尔纤维制成的复合材料,在飞机工业中得到了广泛的应用。
它们比铝(飞机机身中最常用的金属)更坚固、更轻。
复合材料之所以如此命名是因为它们由两种或多种材料组成。
飞机中使用的复合材料由悬浮在环氧树脂基质中的纤维组成。
玻璃纤维复合材料是由玻璃纤维和环氧树脂制成的复合材料。
它于1950年代由波音公司首先用于飞机。
波音787梦想飞机是第一架使用50%复合材料(主要是碳纤维复合材料)制造的商用飞机;全日空航空公司于2011年10月投入使用的首架787,飞机的其余部分主要由铝、钛和钢组成。
复合材料已经彻底改变了航空业,但其使用确实带来了一些工程和维护方面的挑战。
复合材料在飞机上应用的主要优缺点在于:优点轻量化是复合材料使用的最大优势。
重量轻的飞机更省油,因为它需要更少的燃料来推动机身前进。
复合材料的强度也令人难以置信,因此强度/重量比(也称为比强度)要比制造飞机所用的金属高。
另外,它们抗压缩性能优异,在张力下不易断裂。
复合材料不易因刺激性化学物质而腐蚀,并且对许多高反应性化学物质具有抵抗力。
它们还可以应对各种温度变化以及暴露于恶劣天气中。
复合材料的另一大优势是其设计灵活性:它们可以被制成大致形状。
单个形状奇怪的复合材料可以替代许多其他材料制成的材料。
这种有用的特性可以减少维护,因此可以降低飞机使用寿命内的成本。
一旦形成复合材料结构件,它将保持其形状和大小。
这在飞机工业中很重要,因为这意味着由复合材料制成的飞机的关键部分不会随着环境条件的变化而增长,收缩或变形。
缺点对于飞机和零部件制造商而言,复合材料的最大缺点可能是与金属相比,其初始成本较高。
较高的成本主要是由于纤维的价格以及制造最终材料所需的复杂过程。
此外,很难判断复合材料飞机部件的内部结构何时被损坏。
这使得检查困难并且成本更高。
在检查过程中出现的一个问题是复合材料分层现象。
分层的最大原因是对复合件的影响。
复合材料对航空的意义
![复合材料对航空的意义](https://img.taocdn.com/s3/m/ef76fdb2fbb069dc5022aaea998fcc22bcd14331.png)
复合材料在航空领域的应用具有重要意义,它们对航空工业的发展产生了深远影响。
以下是复合材料在航空领域的一些关键作用:
1. 减轻重量:复合材料通常比传统金属轻,但同样坚固,这有助于减少飞机的重量,从而降低燃油消耗,提高燃油效率。
2. 提高性能:复合材料具有良好的强度和刚度特性,可以优化飞机的设计,提高其性能,如增加航程、提升载荷能力和机动性。
3. 耐腐蚀性:与金属相比,复合材料对环境因素的抵抗力更强,不易腐蚀,这有助于延长飞机的使用寿命,减少维护成本。
4. 设计灵活性:复合材料可以按照设计要求定制,制造出复杂形状的部件,这为飞机设计提供了更大的自由度。
5. 减少部件数量:由于复合材料的集成特性,可以制造一体化部件,减少零部件的数量,简化装配过程,降低制造成本。
6. 降低生命周期成本:虽然复合材料的初期成本可能高于传统材料,但由于其轻量化、耐腐蚀和低维护需求,飞机的整体生命周期成本得以降低。
7. 环保性:由于复合材料有助于减少燃油消耗和排放,它们在航空领域的应用有助于实现更可持续和环境友好的航空运输。
因此,复合材料的应用不仅提高了飞机的性能和经济性,而且有助于实现航空工业的可持续发展目标。
随着材料科学和制造技术的进步,预计复合材料在未来的航空领域中会发挥更加重要的作用。
复合材料在飞机上的应用与发展
![复合材料在飞机上的应用与发展](https://img.taocdn.com/s3/m/2a4bebcfcd22bcd126fff705cc17552707225eb0.png)
复合材料在飞机上的应用与发展引言:随着科技的不断进步和飞行安全的要求日益提高,复合材料在飞机制造业中的应用越来越广泛。
本文将就复合材料在飞机上的应用和发展进行探讨。
一、复合材料在飞机上的应用1.1 结构件复合材料在飞机结构件方面的应用是最为广泛的。
由于复合材料具有优良的强度和轻质化特性,可以显著减轻飞机的重量,提高飞机的燃油效率和载重能力。
例如,复合材料被广泛应用于飞机的机翼、机身、尾翼等结构件上,取得了显著的效果。
1.2 内饰件除了结构件,复合材料还被广泛应用于飞机的内饰件上。
由于复合材料具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温等特性,可以提高飞机内部的舒适性和安全性。
例如,复合材料被用于制造座椅、卫生间、厨房等内饰件,不仅减轻了飞机重量,还提高了乘客的舒适度。
1.3 电子设备复合材料还可以用于飞机的电子设备上。
由于复合材料具有良好的电磁屏蔽性能和绝缘性能,可以有效保护飞机的电子设备免受外界干扰。
同时,复合材料还可以提供良好的散热性能,保证电子设备的正常工作。
因此,复合材料在飞机的雷达、导航系统等电子设备中得到了广泛应用。
二、复合材料在飞机上的发展2.1 新材料的研发随着科技的不断发展,新型复合材料的研发正在不断进行。
例如,新型碳纤维复合材料具有更高的强度和更轻的重量,正在逐渐取代传统的玻璃纤维复合材料。
此外,纳米复合材料、层状复合材料等也是当前研究的热点。
这些新材料的研发将进一步推动复合材料在飞机上的应用。
2.2 制造工艺的改进为了提高复合材料的制造效率和质量,制造工艺也在不断改进和优化。
传统的手工制造正在逐渐被自动化制造所取代,如自动化纤维放置、自动化层压等技术的应用,大大提高了生产效率和一致性。
同时,精密模具的设计和制造也是提高制造质量的关键。
这些制造工艺的改进将进一步推动复合材料在飞机制造业的发展。
2.3 结构设计的优化复合材料在飞机上的应用还面临着结构设计的优化问题。
复合材料具有各向异性的特性,需要通过优化设计来充分发挥其性能。
复合材料在通航飞机制造上的应用
![复合材料在通航飞机制造上的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/f40195c403d276a20029bd64783e0912a2167c26.png)
复合材料在通航飞机制造上的应用随着现代科技的发展,复合材料在航空工业中得到了广泛的应用。
通航飞机作为航空工业中一个重要的领域,也开始使用复合材料来制造飞机的结构和部件。
复合材料相比于传统的金属材料具有更高的强度、更轻的重量以及更好的耐热性能,因此被广泛应用于通航飞机制造上。
首先,通航飞机的机身结构通常采用复合材料来代替传统的铝合金材料。
复合材料由高强度的纤维增强材料和高韧性的树脂基体组成,这种复合结构能够提供更高的抗弯强度和抗拉强度,同时还具有更好的抗疲劳性能。
与传统的金属材料相比,复合材料的密度更小,因此可以减轻飞机的重量,提高燃油效率和飞行性能。
此外,复合材料还具有良好的耐腐蚀性能,可以减少飞机的维护成本和维修时间。
其次,通航飞机的机翼和尾翼等飞行控制面板也可以采用复合材料制造。
机翼是飞机的承重结构,需要具备高强度和耐疲劳性能。
复合材料机翼可以实现更大的自由度设计,使得机翼的厚度和形状可以根据飞机的需要进行调整。
此外,复合材料的低热膨胀系数也可以提高机翼的稳定性和飞行性能。
尾翼作为飞机的稳定和控制装置,需要具备较高的刚度和耐久性。
采用复合材料制造的尾翼可以减轻重量,同时提高刚度和抵抗气流冲击的能力。
此外,通航飞机的内部结构也可以采用复合材料制造,如座舱壳体和舱门等。
复合材料座舱壳体具有更好的抗撕裂性能和耐冲击性能,可以提供更高的安全性和舒适性。
同时,复合材料还具有良好的抗噪性能,可以减少飞机内部的噪音和振动,提升飞行舒适度。
复合材料舱门可以实现更高的开启/关闭速度和更好的气密性,增加乘客和机组人员的安全性和便捷性。
总结起来,复合材料在通航飞机制造上的应用是十分广泛的,从机身结构到飞行控制面板,再到座舱壳体和舱门等内部结构,都可以采用复合材料来替代传统的金属材料。
复合材料具有更高的强度、更轻的重量、更好的耐热性能和耐腐蚀性能,可以提高飞机的性能和安全性,降低维护成本和维修时间,因此在通航飞机制造上具有广泛应用前景。
举例说明复合材料的应用
![举例说明复合材料的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/62c99d7deffdc8d376eeaeaad1f34693dbef1064.png)
举例说明复合材料的应用复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有多种优异的性能,因此在各个领域都有广泛的应用。
以下是十个具体的例子。
1. 航空航天领域:复合材料在航空航天领域的应用非常广泛。
例如,飞机的机身、机翼和尾翼通常采用复合材料制造,因为复合材料具有较高的强度和刚性,同时又相对轻量化。
这可以降低飞机的重量,提高燃油效率,并增加飞机的飞行距离。
2. 汽车制造业:复合材料在汽车制造业中也得到了广泛的应用。
例如,一些高端汽车使用复合材料制造车身,以提高车身的刚性和减少车身重量。
这不仅可以提高车辆的安全性能,还可以提高燃油效率和行驶稳定性。
3. 建筑领域:复合材料在建筑领域的应用越来越多。
例如,一些高层建筑采用复合材料制造外墙板,具有较好的隔热、保温和防火性能。
此外,复合材料还可以用于制造建筑结构中的梁、柱等部件,提高建筑物的整体性能和耐久性。
4. 能源领域:复合材料在能源领域的应用也越来越重要。
例如,风力发电机翼通常采用复合材料制造,因为复合材料具有较好的耐腐蚀性和刚性,可以在恶劣的气候条件下保持良好的性能。
另外,太阳能电池板也可以使用复合材料作为基底材料,提高太阳能电池的效率和寿命。
5. 体育用品:复合材料在体育用品制造中得到了广泛的应用。
例如,高尔夫球杆、网球拍和自行车等都可以使用复合材料制造,因为复合材料具有较好的强度和耐用性,可以提高运动器材的性能。
6. 医疗器械:复合材料在医疗器械制造中也有重要的应用。
例如,人工关节、牙科种植体和支架等可以使用复合材料制造,因为复合材料具有良好的生物相容性和机械性能,可以提高医疗器械的可靠性和使用寿命。
7. 电子产品:复合材料在电子产品制造中也很常见。
例如,手机、平板电脑和电视机等电子产品的外壳通常采用复合材料制造,因为复合材料具有较好的绝缘性能和轻量化特性,可以提高电子产品的安全性和便携性。
8. 化工领域:复合材料在化工领域的应用也非常广泛。
复合材料在航空航天领域的应用
![复合材料在航空航天领域的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/52460eecb1717fd5360cba1aa8114431b80d8e54.png)
复合材料在航空航天领域的应用
航空航天领域一直是复合材料得到广泛应用的重要领域之一。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料,具有优异的性能,如轻质、高强度、耐腐蚀等特点,因此在航空航天领域中被广泛应用。
复合材料在航空领域中用于制造飞机结构件。
传统的金属材料虽然具有较高的强度,但重量较大,影响了飞机的燃油效率。
而复合材料由于具有较轻的重量和优异的强度,可以减轻飞机的自重,提高燃油效率,降低飞机的运营成本。
因此,飞机的机身、翼面、尾翼等结构件都开始采用复合材料制造,以提高飞机的性能和安全性。
复合材料在航天领域中也有着重要的应用。
航天器需要在极端的环境下工作,如高温、低温、真空等条件下,传统金属材料可能无法满足需求。
而复合材料具有优异的耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能,可以有效应对航天器在极端环境下的挑战。
因此,航天器的热保护层、外壳、热控件等部件都开始采用复合材料制造,以确保航天器在太空中的正常运行。
复合材料还在火箭发动机、导弹、卫星等航空航天器件中得到广泛应用。
火箭发动机对材料的性能要求极高,需要具有优异的耐高温、耐冲击等性能,而复合材料正是能够满足这些要求的材料之一。
导弹和卫星的结构件也需要具有轻量化、高强度、耐腐蚀等特点,因此复合材料的应用可以提高导弹和卫星的性能和可靠性。
总的来说,复合材料在航空航天领域的应用已经成为一种潮流。
随着科技的不断发展和材料制造技术的进步,复合材料将会在航空航天领域中发挥越来越重要的作用,为航空航天事业的发展提供强有力的支撑。
相信在未来的航空航天领域中,复合材料将会有更广泛的应用,为人类探索宇宙、征服天空提供更好的技术支持。
复合材料c柱在飞机上的应用
![复合材料c柱在飞机上的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/016b52d7951ea76e58fafab069dc5022aaea4693.png)
复合材料c柱在飞机上的应用一、引言随着航空业的不断发展,飞机的性能和安全性要求也越来越高。
而复合材料作为一种新型材料,具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,因此在飞机制造中得到了广泛应用。
本文将重点介绍复合材料c柱在飞机上的应用。
二、复合材料c柱的概述复合材料c柱是由碳纤维增强树脂制成的结构件,其形状类似于字母“C”,因此得名。
与传统的金属材料相比,复合材料c柱具有更高的强度和刚度,同时重量更轻,能够有效提高飞机的性能和安全性。
三、复合材料c柱在飞机上的应用1. 提高飞机的强度和刚度复合材料c柱具有更高的强度和刚度,能够有效提高飞机的整体强度和刚度。
在飞机的结构设计中,复合材料c柱通常被用作支撑结构,能够承受更大的载荷,提高飞机的安全性。
2. 减轻飞机的重量复合材料c柱相比传统的金属材料更轻,能够有效减轻飞机的重量。
在飞机的设计中,减轻重量是提高飞机性能的重要手段之一。
通过使用复合材料c柱,能够有效减轻飞机的重量,提高飞机的燃油效率和航程。
3. 提高飞机的耐腐蚀性能复合材料c柱具有良好的耐腐蚀性能,能够有效延长飞机的使用寿命。
在飞机的使用过程中,由于环境的影响,飞机的结构件容易受到腐蚀的影响,从而影响飞机的安全性。
通过使用复合材料c柱,能够有效提高飞机的耐腐蚀性能,延长飞机的使用寿命。
四、结论复合材料c柱作为一种新型材料,在飞机制造中得到了广泛应用。
通过使用复合材料c柱,能够有效提高飞机的强度和刚度,减轻飞机的重量,提高飞机的燃油效率和航程,同时提高飞机的耐腐蚀性能,延长飞机的使用寿命。
因此,复合材料c柱在飞机制造中具有重要的应用价值。
聚合物复合材料在航空航天中的应用
![聚合物复合材料在航空航天中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d5b42f48a7c30c22590102020740be1e650ecca0.png)
聚合物复合材料在航空航天中的应用航空航天工业是现代科技的重要领域之一,而聚合物复合材料作为一种具有轻质、高强度和多功能的材料,正在航空航天领域得到越来越广泛的应用。
本文将详细介绍聚合物复合材料在航空航天中的应用,并分析其优点和潜力。
1. 简介聚合物复合材料是由两个或多个不同的材料组合而成,以利用各材料的优点并弥补其缺点。
聚合物作为基体材料,通过添加纤维增强材料(如碳纤维或玻璃纤维)来提高材料的强度和刚度。
这种组合材料具有轻质、高强度、抗腐蚀、抗疲劳和耐高温等优点,因此被广泛应用于航空航天领域。
2. 航空中的应用(1)航空器结构材料:聚合物复合材料被广泛用于飞机的结构部件,如机翼、机身和尾翼等。
相比于传统的金属材料,聚合物复合材料具有更好的重量-性能比,可以降低飞机的自重,提高燃油效率。
此外,聚合物复合材料还具有较好的耐腐蚀性能,能够减少维护成本。
(2)飞机内部结构:在飞机的内部结构中,聚合物复合材料也得到了广泛应用。
例如,航空航天公司正积极开发利用聚合物复合材料制造座椅、壁板和地板等内饰部件,以减轻飞机的整体重量,提高乘客的舒适性。
3. 航天中的应用(1)火箭和卫星:聚合物复合材料在火箭和卫星的制造中发挥着重要作用。
这些复合材料能够承受极端的温度和压力环境,同时具有较高的强度,使得火箭和卫星在发射和太空环境中具备足够的可靠性和耐久性。
(2)航天飞机:聚合物复合材料在航天飞机的制造中具有关键地位。
例如,航天飞机的热护盾瓦块采用了聚合物基复合材料,具有良好的隔热性能和耐热性能,能够保护航天飞机在重返大气层时不受高温的影响。
4. 优点和潜力聚合物复合材料在航空航天中的应用具有以下优点和潜力:(1)轻质高强:相较于传统的金属材料,聚合物复合材料具有更轻的重量和更高的强度,能够降低航空器的自重,提高飞行性能和燃油效率。
(2)多功能性:聚合物复合材料可以根据需要进行定制,并具备多种功能,如导热、导电和防腐蚀等。
复合材料工作场景
![复合材料工作场景](https://img.taocdn.com/s3/m/6529ad3403768e9951e79b89680203d8ce2f6a3d.png)
复合材料工作场景
1. 航空航天:复合材料在航空航天领域得到广泛应用,如制造飞机的机翼、机身、发动机部件等。
复合材料的高强度和轻量化特性使得飞行器能够更高效地运行。
2. 汽车工业:汽车制造商越来越多地使用复合材料来减轻车辆重量,提高燃油效率并降低排放。
例如,用复合材料制造汽车的车身、底盘、发动机罩等。
3. 风能:复合材料在风能领域用于制造风力涡轮机的叶片。
这些叶片需要具备轻质、高强度和耐疲劳的特点,以确保在长期运行中保持高效性能。
4. 体育用品:许多体育用品,如网球拍、高尔夫球杆、滑雪板等,都是由复合材料制成的。
这些材料提供了良好的强度和轻量化,以提高运动员的表现。
5. 建筑:在建筑领域,复合材料被用于制造结构构件、屋顶、外墙等。
它们可以提供更高的强度和耐久性,同时减轻建筑物的整体重量。
6. 船舶:复合材料在船舶制造中用于船体、甲板、桅杆等部件。
它们的耐腐蚀和轻量化特性有助于提高船舶的性能和燃油效率。
7. 医疗:复合材料在医疗领域用于制造假肢、植入物、手术器械等。
这些材料具有生物相容性和轻量化的特点,可以提高患者的舒适度和治疗效果。
总的来说,复合材料的工作场景涵盖了众多领域,从航空航天到日常生活用品,都可以看到它们的身影。
随着技术的不断进步,复合材料的应用前景将更加广阔。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
新视点NEW VIEWPOINT64航空制造技术2006年第3期目前,复合材料在飞机上的应用已非常广泛,但在20世纪90年代初复合材料市场曾一度陷入低靡,究其原因是由于复合材料设计制造的复杂性造成了成本壁垒,人们开始认识到只有重视性能和成本的平衡,才能使复合材料展现辉煌。
随着复合材料先进技术的成熟,使其性能最优和低成本成为可能,大大推动了复合材料在飞机上的广泛应用。
本文在介绍国外复合材料在飞机上广泛应用的基础上,对作为技术保障的数字化设计技术和先进制造技术进行了分析研究。
从国外情况看,各种先进的飞机都与复合材料的应用密不可分,复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。
下面介绍复合材料在飞机上应用的发展趋势。
(1) 复合材料在飞机上的用量日益增多。
复合材料在飞机上的应用评述北京航空航天大学机械工程及自动化学院 张丽华 范玉青复合材料用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比表示,纵观复合材料在民机上的发展情况发现,无论是波音公司还是空中客车公司,随着时间推移,复合材料的用量都呈增长趋势。
最具代表意义的是空客公司的A380客机和波音公司最新推出的787客机。
在A380上仅碳纤维复合材料的用量就达32t左右,占结构总重的15%,再加上其他种类的复合材料,估计其总用量可达25%左右。
787上初步估计复合材料用量可达50%,远远超过了A380。
另外,复合材料在军机和直升机上的用量也有同样的增长趋势。
(2) 应用部位由次承力结构向主承力结构过渡。
飞机上最初采用复合材料的部位有舱门、整流罩、安定面等次承力结构,目前已广泛应用于机翼、机身等部位,向主承力结构过渡。
从1982年开始用复合材料制造飞行操纵面(如A310-200飞机的升降舵和方向舵),空客公司在主承力结构上使用复合材料已有20多年的经验。
在A380上采用的碳纤维复合材料大型构件主要有中央翼盒、翼肋、机身上蒙皮壁板、机身后段、机身尾段、地板梁、后承压框、垂尾等,大量的主承力结构都采用了复合材料。
787复合材料的应用则更让世人瞩目,其机身和机翼部位采用碳纤维增强层合板结构代替铝合金;发动机短舱、水平尾翼和垂直尾翼、舵面、翼尖等部位采用碳纤维增强夹芯板结构;机身与机翼衔接处的整流蒙皮采用玻璃纤维增强复合材料。
与A380相比其用量更大,主承载部位的应用更加广泛,这将是世界上采用复合材料最多的大型商用喷气客机。
(3) 复合材料在复杂曲面构件上的应用越来越多。
飞机上复杂曲面零件很多,复合材料的应用也越来越多,比如A380机身19段、19.1段和球面后压力隔框等均为采用复合材料的具有复杂曲复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一;复合材料构件的整体成型、共固化技术不断进展,复杂曲面构件不断扩大应用;复合材料的数字化设计,设计、制造一体化,以及基于三维模型铺层展开的专用设计/制造软件等技术的开发是先进复合材料发展的基本技术保障复合材料在飞机上的应用NEW VIEWPOINT新视点65航空制造技术2006年第3期面的大尺寸受力组件,分别采用纤维铺放技术和树脂膜渗透(RFI)工艺制造。
在大型复杂曲面构件上应用复合材料最典型的例子,当属洛克希德·马丁公司在JSF项目中的复合材料进气道。
采用纤维铺放技术制造的JSF进气道,通道截面沿S形轴线由矩形向圆形过渡,同时直径逐渐变小,形状非常复杂。
该进气道由4部分碳-环氧复合材料结构组成,采用夹芯结构增强刚度,实现减重并降低了成本。
在复杂曲面轮廓上应用复合材料存在潜在的制造变形问题,与铺层边界吻合的复杂曲面的铺层展开形状难以确定,更严重的是铺层甚至无法展开,在设计制造方面具有很大的难度,该类零件的设计具有挑战性。
(4) 构件向整体成型、共固化方向发展。
飞机上大量采用复合材料的一个主要目的就是减重,而复合材料构件的共固化、整体成型能够成型大型整体部件,可以明显减少零件、紧固件和模具的数量。
减少装配是复合材料结构减重的重要措施,也是降低成本的有效方法。
构件整体成型最有代表性的例子是PremieⅠ商务机采用纤维铺放技术制造的整体成型机身结构。
该机身厚度为20.6mm,采用碳纤维增强复合材料作为面板的蜂窝夹层结构,消除了传统铝制机身中需要的桁条和框架,由此比相同尺寸的飞机增加了33%的客舱空间,并带来了25%的减重。
PremieⅠ商务机的机身只有两个整体成型的部件构成,整个机身质量小于273kg,而同样大小的铝合金机身结构将包括加强筋、框架、舱壁、外蒙皮等,零部件数目超过3000个,质量至少为454kg。
零部件数目的减少在很大程度上缩短了生产周期,减少了在制造和装配部件过程中的工时,从而大幅度降低成本。
然而,当越来越多的功能被集成到单一部件中时,复杂程度大大增加,使设计和制造具有更大难度,需要设计的创新以及制造集成零件的先进技术来保证。
由于复合材料设计制造的独特性,设计、材料、工艺要求一体化以及在主承力结构、复杂曲面轮廓上应用复合材料和构件整体成型所带来的问题,使复合材料构件的成本、性能都受到影响。
大量复合材料的应用具有很大的挑战性,必须以先进的复合技术作为技术保障,主要包括复合材料数字化设计、先进制造技术以及设计、制造一体化等。
1 复合材料数字化设计在复合材料数字化设计、制造环境下进行复合材料构件的结构设计、铺层设计、铺层展开以及制造数据准备等工作,复合材料专用设计/制造软件是不可缺少的工具。
目前世界领先的复合材料专用设计/制造软件有CATIA CPD(CATIA-CompositeDesign)模块和VISTAGY公司开发的FiberSIM软件。
前者与CATIA系统全面集成,后者亦能完全集成到CATIA、Pro/E以及UG等CAD软件中。
复合材料设计/制造软件与已有CAD系统的集成提供了高效的复合材料数字化设计/制造工具。
复合材料数字化设计不仅包括构件的几何建模,更为关键的是体现制造信息的铺层设计。
复合材料数字化设计分为初步设计、详细设计和制造准备3个阶段。
在初步设计阶段,先采用三维CAD软件构建三维数字样机,定义构件的形状以及定位特征,以便在其工装设计以及数字化装配中应用。
在几何建模的基础上,定位构件的结构区域,完成层合板的定义。
初步设计之后,进入详细设计阶段。
依据分析软件的区域划分以及各区域的详细铺层定义数据,设计者定义构件的铺层集以及铺层集中的每一个铺层,包括几何轮廓、铺设角度、辅设顺序、材料类型、参考坐标系、相邻铺层集之间的铺层递减信息以及铺层集中铺层数目的定义等。
完成铺层定义后,利用铺层分析工具对定义好的铺层进行分析,如指定位置的夹芯检查、剖切面检查以及重量和面积计算等,检验实际铺层与预期铺层定义的差别,并指导铺层的修改。
技术保障新视点NEW VIEWPOINT复合材料的制造准备阶段完成材料余量定义、三维实体生成、铺层展开以及技术文档的自动生成等。
一旦设计者对铺层几何感到满意,一方面生成构件的三维实体以便在数字化预装配、工装设计等过程中应用;另一方面将构件的三维实体模型逐层展开,生成铺层展开数据,为制造应用做数据准备。
设计信息在模型内定义后,使用复合材料设计/制造软件基于三维CAD模型可以自动生成工程图纸、材料表、工艺流程卡、铺层页、箭标、铺层表等,是指导复合材料构件生产和装配的依据。
一旦设计模型有所改动,文档自动更新以适应变化,极大缩短了设计时间。
2 复合材料设计、制造一体化除上述的数字化设计功能之外,复合材料专用设计/制造软件还提供数据接口以联系设计和制造环节,使制造与设计定义直接结合,实现设计、制造的一体化。
三维模型建好以后,一边用于工装的设计制造,一边输入复合材料专用设计/制造软件完成基于三维模型的铺层展开。
铺层展开数据进一步提取通过数据接口生成下料机专用的排样下料文件、直接支持Virtek和General Scanning激光投影系统的激光投影编码(或提供中介APT格式文件)以及用于纤维铺放的铺层文件等,通过数据接口将上述文件信息分别输入到排样系统、自动剪裁机、激光铺层定位系统和纤维铺放机等制造设备,自动进行优化排样、下料、各铺层精确定位以及纤维铺放等。
复合材料设计、制造一体化实现了零件三维模型到制造的无缝集成,极大地减少了不准确的铺层尺寸和铺设方向,提高了产品质量,同时自动切割和优化排样减少了材料浪费,激光铺层定位消除了手工切割样板和手工铺层样本,降低了成本。
3 复合材料先进制造技术传统的复合材料制造技术自动化程度低,致使复合材料构件存在质量分散性大,生产成本居高不下等问题。
近年来出现的各种各样的自动化程度较高的复合材料先进制造技术,比如纤维铺放、树脂膜转移成型/树脂膜渗透成型及电子束固化等,对提高生产效率、提高构件质量、降低成本起到了关键作用。
纤维铺放技术是自动铺丝束技术和自动窄带铺放技术的统称,是在已有缠绕和自动铺放基础上发展起来的一种全自动制造技术,适用于机身等大型、复杂型面结构的制造。
纤维铺放技术是近年来发展最快、最有效的复合材料自动化制造技术之一,应用也非常广泛。
预成型体复合材料液体成型工艺技术(LCM)是先进树脂基复合材料低成本制造技术的一个重要方面,目前已获得相当成功的有RTM和RFI工艺,为制造集成零件的最先进技术之一。
在零件固化方面,传统的热压罐固化初期投资大,要求高温高压,大型制品还受到成型设备大小的限制,采用电子束固化的目的是显著降低大型、复杂、整体结构复合材料构件的固化成本。
另外,电子束固化与纤维铺放技术相结合,能够成型大型整体部件,对构件的整体成型、共固化有重要意义。
先进的复合材料技术为飞机制造企业带来了巨大的效益,对提高飞机的性能起着极重要的作用。
例如,JSF飞机在复合材料进气道的研制中由于采用了数字化设计和纤维铺放等先进技术,最终将其设计时间由300h减少到150h,制造时间由450h减少到200h;西科斯基公司在S-92直升机坐舱罩的研制中通过采用先进技术,降低开发时间27%,减少更改超过90%;在整体成型PremieⅠ机身的过程中采用了纤维铺放技术,与手工铺层相比,使结构重量减少了20%,材料浪费减少了60%。
飞机的绝大部分结构将采用复合材料的这一预言已经实现,人们期待着复合材料在飞机上更广阔的应用前景,甚至全复合材料飞机的出现。
随着材料方面的新进展,比如智能复合材料的出现,以及复合材料设计/制造技术朝着数字化、集成化、知识化等方向的不断发展,将会大大加速这一进程。
近年来,我国的复合材料技术得到了迅速发展,开始朝着实现复合材料构件设计、制造、检测一体化方向发展。
借鉴国外的先进技术和经验,对加速我国的复合材料技术的发展、扩大复合材料的应用具有重要意义。
(责编 根山)碳层合板碳夹芯板玻璃纤维铝铝/钢/钛吊架结束语波音787材料应用图66航空制造技术2006年第3期。