双发通用飞机复合材料结构设计与验证
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截止 ２０１８年底，国内研制的通用飞机也广泛 采用复合材料机体结构设计，如辽宁通航研究院 双座 电 动 飞 机 锐 翔 ＲＸ１Ｅ、珠 海 中 航 通 飞 领 航 １５０、湖南山河科技 ＳＡ６０Ｌ等。其中，国产机型蒙 皮均采用泡沫或蜂窝夹芯结构，夹芯结构上下面 板采用碳纤维或玻璃纤维织物，部分区域采用单 向带进行加强，机翼肋与机身框采用层压板结构。 如 ＲＸ１Ｅ飞机机翼蒙皮大面积采用碳纤维或玻璃 纤维织物与 ＰＶＣ泡沫夹层结构［８－９］，领航 １５０飞 机机身蒙皮采用碳纤维织物与 ＮＯＭＡＸ蜂窝芯夹 层结构［１０］。
（２０１６年） 机型泰克南 Ｐ２０１２Ｔ等，但这些机型的 机体结构均采用全金属铝合金材料。为了防止薄 蒙皮屈曲，机身外壳广泛采用加筋壁板设计，沿 机身纵向布置框与长桁；蒙皮大多采用分块拼接， 厚度在 １０～３０ｍｍ之间，如图 １所示。
以上所述为国产单发飞机复合材料机体结构 研制情况，目前国内尚无双发全复合材料通用飞 机研制取证 （ＴＣ证） 先例。本文针对双发通用飞 机的设计特点，介绍某种全复合材料双发通用飞 机的结构设计与验证思路，可作为我国新一代双 发通用飞机设计与适航取证的借鉴。
１ 结构设计
双发通用飞机自问世以来，就因其较高的安 全可靠性，而受到飞行学院和私人飞行爱好者的 欢迎。如早期 （１９５４年） 机型塞斯纳 Ｃｅｓｓｎａ３１０， 中期 （１９７８年） 机 型 派 铂 ＰＡ －４４，以 及 近 期
ＰｒｏｃｅｓｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔ 工艺装备
双发通用飞机复合材料结构设计与验证
熊俊１，２ ，赵新新１，２，李洪淼１，２，吴波１，２ （１中电科芜湖钻石飞机制造有限公司，安徽 芜湖 ２４１０００ ２中电科芜湖通用航空产业技术研究院有限公司，安徽 芜湖 ２４１０００）
摘 要：介绍了某种双发通用飞机复合材料结构设计方案与工艺实施路径，同时对飞机载荷计算、 复合材料结构仿真分析与地面试验验证方法流程进行了论述，研究结论表明采用真空袋压法常温固化成 型工艺的碳纤维泡沫夹芯复合材料可应用于小型通用飞机主承力结构设计，该设计思路可用于 ＣＣＡＲ２３部 小型通用飞机复合材料结构设计与符合性验证的参照。
作者简介：熊俊 （１９８７—），男，本科，主要从事飞机结构强度设计工作，电子邮箱：ｘｉｏｎｇｊ＠ｃｅｔｃｄ．ｃｏｍ。
Ｈｉ－ＴｅｃｈＦｉｂｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
２０１９年 第 ４期
高科技纤维与应用
３５
工艺装备 ＰｒｏｃｅｓｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
复合材料在商用飞机上的应用比例从 ５％ （空客 Ａ３１０） 提高到 ５２％ （空客 Ａ３５０）［１－２］。
关键词：复合材料；结构设计；仿真分析；试验验证 中图分类号：Ｖ２２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－９８１５（２０１９）０４－００３５－０６
ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｏｕｂｌｅ－ｅｎｇｉｎｅＧｅｎｅｒａｌＡｉｒｃｒａｆｔ
ＸＩＯＮＧＪｕｎ１，２ ，ＺＨＡＯＸｉｎｘｉｎ，ＬＩＨｏｎｇｍｉａｏ１，２，ＷＵＢｏ１，２ （１ＣＥＴＣＤＷｕｈｕＤｉａｍｏｎｄＡｉｒｃｒａｆｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＣＯ．，ＬＴＤ，Ｗｕｈｕ，Ａｎｈｕｉ，２４１０００，Ｃｈｉｎａ
２ＣＥＴＣＤＷｕｈｕＧｅｎｅｒａｌＡｖｉａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．， ＬＴＤ，Ｗｕｈｕ，Ａｎｈｕｉ，２４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｏｕｔｅｏｆａｄｕａｌ－ｅｎ ｇｉｎｅｇｅｎｅｒａｌａｉｒｃｒａｆｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔｌｏａｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａ ｎａｌｙｓｉｓａｎｄｇｒｏｕｎｄｔｅｓｔｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｌｏｗ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｖａｃｕｕｍｂａｇｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄ ｆｏｒｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｕｒｉｎｇ，ｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｆｏａｍｓａｎｄｗｉｃｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄ ｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｌｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｇｅｎｅｒａｌａｉｒｃｒａｆｔ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｄｅａｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｒｅｆｅｒ ｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｍｐｌｉａｎｃｅｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣＣＡＲ２３ｓｍａｌｌｇｅｎｅｒａｌａｉｒｃｒａｆｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．
在通 用 航 空 领 域， 大 部 分 正 常 类、 实 用 类、 特技类固定翼飞机均为九座或以下［３］，相对于军 用、商用飞机而言，通用飞机最大飞行速度、起 飞重量与翼载均较小，因此Байду номын сангаас低了飞机复合材料 在通用飞机上的应用难度。复合材料在通用飞机 结构设计中的应用比例也逐步提高，有些飞机几 乎为全复 合 材 料 机 体 结 构 ［４－５］。 如 美 国 里 尔 飞 机 公司在 １９７７年就启动了九座全复合材料涡桨飞机 研制［６］，２００２年美国亚当飞机公司实现 Ａ５００双 发六座全复合材料飞机首飞，２００５年我国山东滨 奥转包生产的单发四座飞机钻石 ＤＡ４０复合材料 使用率达到 ９７％［７］。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｅｓｔｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
０ 引言
随着复 合 材 料 及 制 造 工 艺 技 术 的 快 速 进 步，
先进复合材料 （ＡＣＭ） 在飞机结构设计中的应用 比例也逐年提高。从 ２０世纪 ７０年代开始，复合 材料在军用飞机上的应用比例从 ２％ （麦道 Ｆ１５ 战斗机） 提高到 ４０％ （格鲁曼 Ｂ２隐身轰炸机），
（２０１６年） 机型泰克南 Ｐ２０１２Ｔ等，但这些机型的 机体结构均采用全金属铝合金材料。为了防止薄 蒙皮屈曲，机身外壳广泛采用加筋壁板设计，沿 机身纵向布置框与长桁；蒙皮大多采用分块拼接， 厚度在 １０～３０ｍｍ之间，如图 １所示。
以上所述为国产单发飞机复合材料机体结构 研制情况，目前国内尚无双发全复合材料通用飞 机研制取证 （ＴＣ证） 先例。本文针对双发通用飞 机的设计特点，介绍某种全复合材料双发通用飞 机的结构设计与验证思路，可作为我国新一代双 发通用飞机设计与适航取证的借鉴。
１ 结构设计
双发通用飞机自问世以来，就因其较高的安 全可靠性，而受到飞行学院和私人飞行爱好者的 欢迎。如早期 （１９５４年） 机型塞斯纳 Ｃｅｓｓｎａ３１０， 中期 （１９７８年） 机 型 派 铂 ＰＡ －４４，以 及 近 期
ＰｒｏｃｅｓｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔ 工艺装备
双发通用飞机复合材料结构设计与验证
熊俊１，２ ，赵新新１，２，李洪淼１，２，吴波１，２ （１中电科芜湖钻石飞机制造有限公司，安徽 芜湖 ２４１０００ ２中电科芜湖通用航空产业技术研究院有限公司，安徽 芜湖 ２４１０００）
摘 要：介绍了某种双发通用飞机复合材料结构设计方案与工艺实施路径，同时对飞机载荷计算、 复合材料结构仿真分析与地面试验验证方法流程进行了论述，研究结论表明采用真空袋压法常温固化成 型工艺的碳纤维泡沫夹芯复合材料可应用于小型通用飞机主承力结构设计，该设计思路可用于 ＣＣＡＲ２３部 小型通用飞机复合材料结构设计与符合性验证的参照。
作者简介：熊俊 （１９８７—），男，本科，主要从事飞机结构强度设计工作，电子邮箱：ｘｉｏｎｇｊ＠ｃｅｔｃｄ．ｃｏｍ。
Ｈｉ－ＴｅｃｈＦｉｂｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
２０１９年 第 ４期
高科技纤维与应用
３５
工艺装备 ＰｒｏｃｅｓｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
复合材料在商用飞机上的应用比例从 ５％ （空客 Ａ３１０） 提高到 ５２％ （空客 Ａ３５０）［１－２］。
关键词：复合材料；结构设计；仿真分析；试验验证 中图分类号：Ｖ２２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－９８１５（２０１９）０４－００３５－０６
ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｏｕｂｌｅ－ｅｎｇｉｎｅＧｅｎｅｒａｌＡｉｒｃｒａｆｔ
ＸＩＯＮＧＪｕｎ１，２ ，ＺＨＡＯＸｉｎｘｉｎ，ＬＩＨｏｎｇｍｉａｏ１，２，ＷＵＢｏ１，２ （１ＣＥＴＣＤＷｕｈｕＤｉａｍｏｎｄＡｉｒｃｒａｆｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＣＯ．，ＬＴＤ，Ｗｕｈｕ，Ａｎｈｕｉ，２４１０００，Ｃｈｉｎａ
２ＣＥＴＣＤＷｕｈｕＧｅｎｅｒａｌＡｖｉａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．， ＬＴＤ，Ｗｕｈｕ，Ａｎｈｕｉ，２４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｏｕｔｅｏｆａｄｕａｌ－ｅｎ ｇｉｎｅｇｅｎｅｒａｌａｉｒｃｒａｆｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔｌｏａｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａ ｎａｌｙｓｉｓａｎｄｇｒｏｕｎｄｔｅｓｔｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｌｏｗ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｖａｃｕｕｍｂａｇｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄ ｆｏｒｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｕｒｉｎｇ，ｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｆｏａｍｓａｎｄｗｉｃｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄ ｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｌｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｇｅｎｅｒａｌａｉｒｃｒａｆｔ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｄｅａｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｒｅｆｅｒ ｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｍｐｌｉａｎｃｅｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣＣＡＲ２３ｓｍａｌｌｇｅｎｅｒａｌａｉｒｃｒａｆｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．
在通 用 航 空 领 域， 大 部 分 正 常 类、 实 用 类、 特技类固定翼飞机均为九座或以下［３］，相对于军 用、商用飞机而言，通用飞机最大飞行速度、起 飞重量与翼载均较小，因此Байду номын сангаас低了飞机复合材料 在通用飞机上的应用难度。复合材料在通用飞机 结构设计中的应用比例也逐步提高，有些飞机几 乎为全复 合 材 料 机 体 结 构 ［４－５］。 如 美 国 里 尔 飞 机 公司在 １９７７年就启动了九座全复合材料涡桨飞机 研制［６］，２００２年美国亚当飞机公司实现 Ａ５００双 发六座全复合材料飞机首飞，２００５年我国山东滨 奥转包生产的单发四座飞机钻石 ＤＡ４０复合材料 使用率达到 ９７％［７］。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｅｓｔｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
０ 引言
随着复 合 材 料 及 制 造 工 艺 技 术 的 快 速 进 步，
先进复合材料 （ＡＣＭ） 在飞机结构设计中的应用 比例也逐年提高。从 ２０世纪 ７０年代开始，复合 材料在军用飞机上的应用比例从 ２％ （麦道 Ｆ１５ 战斗机） 提高到 ４０％ （格鲁曼 Ｂ２隐身轰炸机），