机身材料应用总体来说,国外复合材料专业发展无论是原材料还是制造技术均已达到相当高水平,正在向着低成本自动化和高性能方向发展。
表现在如下几个方面生产过程中数字化管理应用水平高。
从复合材料铺层设计,到加工铺放过程,已形成完整数字化管理和应用流程,有各种专用和通用软件支撑平台。
已逐渐减少传统手工铺叠工艺,转而采用各种自动化铺放或其它自动化成型技术,降低了制造成本,提高了制造质量和效率。
纤维束铺放技术纤维束自动铺放工艺是将预浸丝束或窄预浸料在几乎没有张力情况下,按制件形状铺放纤维束,充分利用材料,无边角废料,节省了原材料适于制造整体件,减少零件数目,节省了制造和装配成本既适于制造机身蒙皮导管等形状复杂制件,也适于制造机翼水平安定面等大尺寸平面构件既可用于热固性树脂基复合材料成形,也可用于热塑性树脂基复合材料成形。
这种工艺用于制造飞机复合材料结构,减少材料消耗,零件数目减少,制造工时减少以上。
战斗机机翼采用该技术完成了机翼上下蒙皮叠层工作,外形尺寸约为,并有和等都大量地使用了碳纤维复合材料。
运输机复合材料用量占整个结构重。
战斗机复合材料用量占整个结构重,到这个重量比猛增长到,而到了复合材料用量占整个结构重量比又翻了倍达到了,四代机更是增加到了。
在民机方面,以波音公司为首航空公司研制生产梦想飞机波音,拥有多项技术创新,其中最引人注目就是波音机体结构半左右都使用了更轻更坚固碳纤维复合材料制作,是全球第款以碳纤维复合材料为主体材料民用喷气式客机,其复合材料用铝合金钢复合材料钛钛铝合金复合材料钢量占总重量,图为波音材料分布图。
碳纤维复合材料成功地替代铝金属材料,有效地降低了飞机重量,使得波音将比现在飞机节省燃油,而且在维护花费上也可以节省。
可见碳纤维及其复合材料在军民机上起着重要作用。
图波音结构件用材料分布图欧洲空中客车工业公司年代中期开始投入复合材料在飞机上应用研究工作。
年生产方向舵,有效减重。
年开始研制垂尾,年研制成功,有效减重。
还应用了热塑性复合材料机翼前缘。
目前研制生产空中泰坦尼克是全球载客量最大客机。
整机材料了大量复合材料,大大减轻了飞机重量,减少了油耗和排放,降低了营运成本。
飞机约由有高级减重材料制造,其中碳纤维增强复合材料,主要应用在中央翼复合材料用量吨,减重吨外翼垂尾平尾机身地板梁和后承压框等。
而在研发中最后决定复合材料用量为,超过了水平。
军用运输机复合材料用量也达到了。
欧洲计划和计划主要为发展大型飞机复合材料机身服务,目标减重,降低成本。
图空客机身材料应用图空客机身材料应用总体来说,国外复合材料专业发展无论是原材料还是制造技术均已达到相当高水平,正在向着低成本自动化和高性能方向发展。
表现在如下几个方面生产过程中数字化管理应用水平高。
从复合材料铺层设计,到加工铺放过程,已形成完整数字化管理和应用流程,有各种专用和通用软件支撑平台。
已逐渐减少传统手工铺叠工艺,转而采用各种自动化铺放或其它自动化成型技术,降低了制造成本,提高了制造质量和效率。
纤维束铺放技术纤维束自动铺放工艺是将预浸丝束或窄预浸料在几乎没有张力情况下,按制件形状铺放纤维束,充分利用材料,无边角废料,节省了原材料适于制造整体件,减少零件数目,节省了制造和装配成本既适于制造机身蒙皮导管等形状复杂制件,也适于制造机翼水平安定面等大尺寸平面构件既可用于热固性树脂基复合材料成形,也可用于热塑性树脂基复合材料成形。
这种工艺用于制造飞机复合材料结构,减少材料消耗,零件数目减少,制造工时减少以上。
战斗机机翼采用该技术完成了机翼上下蒙皮叠层工作,外形尺寸约为,并有定曲度,厚度变化为从翼尖变化为翼根,每个机翼蒙皮重量约为公斤,减重。
自动铺带技术可以明显提高生产效率和原材料利用率,提高复合材料制件性能质量稳定性,适宜制造曲率变化不大大型复合材料构件。
有研究表明,手工铺叠复合材料效率为磅小时,而自动铺带技术能达到磅小时手工铺叠复合材料废料量为,而自动铺带技术只有左右。
从上世纪年代起,美国已应用自动铺带机生产了和轰炸机机翼蒙皮轰炸机机翼战斗机机翼波音飞机机翼水平和垂直安定面蒙皮军用运输机水平安定面蒙皮全球鹰大展弦比机翼等构件。
年代后,西欧开始研制生产自动铺带机