复合材料在航空工程中的应用研究现状及展望.pdfVIP

复合材料专辑/SPECIAL COLUMN FOR COMPOS ItE 较全面地论述了当前复合材料在国内外航空工程中的应用 研究及进展情况，介绍了我国复合材料应用研究中存在的主要 问题和要解决的关键问题，并预测了未来可能的发展方向。 复合材料在航空工程中的应用 研究现状及展望 the Current App lication Studies and Prospect of Composite Materials on Aviation Engineering !朱晨 纪朝辉 郭英 中国民航学院 / 着现代社会对飞机性能要求的不 聚合物基复合材料 增强纤维有碳纤维和其他高性能有机纤 随 1. 维。关于碳纤维的研究主要是提高模量 断提高，复合材料的发展更加引 聚合物基复合材料主要是树脂基 人注目，由于它具有比强度高、比刚度 复合材料，树脂基复合材料优异的力学 和强度，降低生产成本；目前所用到的高 高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀、 性能和减重效果在现代航空工程领域 性能有机纤维主要包括：柔性链结构的 便于大面积整体成形等优点，在航空工 得到普遍承认。实践表明，用树脂基复 超高强度聚乙烯纤维（ UHTPE）、芳纶 程领域的应用日益广泛。目前，复合材料 合材料制造的飞机部件比传统航空结 纤维（ PTAA）和刚性链结构的聚苯并双 的应用已由小型、简单的次承力构件发 构材料通常减重20%~30%，使用和维 纤维（ PBO）。影响性能的另一个因素是 展到大型、复杂的主要承力构件；从单一 修成本比金属材料低 l5%~25%。树脂 树脂基体，目前人们正在致力于改善树 结构件发展到结构 吸波、结构 透波、 基复合材料通过合理的结构和材料设 脂基体的耐湿热性能、提高韧性和工作 / / 结构/防弹等多功能一体化结构。 计，可使雷达反射截面缩小，吸波性能 温度。研究最多的是高温固化环氧树脂 提高，赋予飞机隐形功能。 基体、双马（ B ）树脂基体、耐高温聚 在国外航空工程中的应用研究 树脂基复合材料在飞机上应用已 酰亚胺基体和氰酸酯树脂基体。 现状 有20 多年的历史。法、意联合研制的支 高温固化环氧树脂基体具有工艺 目前，高度轻量化直升机上的复合 线客机ATR72，其机翼30%为芳纶、碳 性能好、综合力学性能好和价格便宜等 材料用量已达结构重量的70%~80%； 纤维增强环氧树脂复材，另外还在副翼、 优点，但耐湿热性能较差。为此，人们对 在先进战斗机上的用量是结构重量的 舵面、整流罩和客舱内壁大量使用环氧 环氧树脂进行了大量的改性研究，包括 30%~50%；在大型民用运输机上的用 树脂复材，整体减重 l5%。美国必威体育精装版研制 在环氧树脂分子中引入含稠环的结构 量已占结构重量的 l5%~20%。复合材 的轻型侦察攻击直升机RAH66 具有隐 单元和合成含氟的环氧树脂，以提高热 料所占机体结构重量的比例已成为衡 身能力，树脂基复合材料用量约50%左 稳定性；在环氧树脂分子中增加憎水基 量飞机先进与否的重要标志。继铝、钢、 右，机身龙骨大梁长7.62m，铺层最多达 团以降低吸湿性；采用新的固化剂等。 钛之后，复合材料已迅速发展成为四大 l000层。法、德合作研制的虎式武装直 但到目前为止，环氧基复合材料作为飞 航空结构材料之一。 升机，其树脂基复合材料用量高达80%。 机承力结构时，在 l50C以上的湿热条 当前，大量用于航空工程领域的复 树脂基复合材料的性能与增强纤 件下使用仍然是非常困难的。 合材料主要有以下两类：聚合物基复合 维的性能息息相关，因此，人们一直