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低成本复合材料公务机制造手艺剖析-308.com-金沙集团直营0789.com

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:宣布工夫:2015-06-21【

跟着先辈复合材料及其加工手艺的快速生长,正在通用飞机制造范畴,新型飞机最先愈来愈多的运用先辈复合材料。复合材料结构件依附着优越的耐委靡机能、加振机能、耐湿热机能,和具有较下的比强度,且易于保护修缮等特性,逐步被飞机制造业普遍运用。而小型公务机和活动飞机愈来愈多天接纳低成本制造手艺,去推动该类飞机市场占有率(图1)。


图1 齐复合材料公务机

国内外复合材料飞机生长

现在,国际上重要的复合材料公务机有:赛斯纳350及400飞机,其飞机结构件、要害构造部件如翼梁、机身梁、程度安宁里、支配里等均接纳碳/环氧复合材料无纬织物预浸带经手工铺叠而成。西钝公司的轻型飞机SR20、SR22,也均为E玻璃/环氧复合材料构造,其翼梁接纳了预浸带经手工铺叠热压罐成型手艺。钻石飞机公司的DA20 Eclipse、DA40,和单发的DA42飞机,重要接纳玻璃纤维蒙皮夹层构造,最新推出的单发D-JET超沉喷气飞机则大多接纳碳纤维复合材料构造。亚当公司的超轻型喷气机A700和A500飞机和美国豪客比偶公司的“宰衡Ⅰ”,其机身构造大部分是由碳纤维加强蜂窝夹心复合材料制成,相对通例制造客舱容积增添13%。 内容来自dedecms

正在美国,为了让复合材料正在通用航空中获得更普遍的运用,由飞机制造商、质料供应商、大学、联邦航空局(FAA)和美国航空宇航局(NASA)正在先辈通用航空手艺实验室(AGATE)竖立了可运用复合材料的数据库,并由FAA批准相干质料的手艺细节,制造商们能够正在可运用复合材料数据库中选用质料,如许便大大收缩研发周期,削减实行数目从而勤俭研发经费。

相比之下,中国通用飞机的生长便显得对照迟缓,通用飞机用复合材料的运用也较少。停止2009岁尾,我国通用航空器只要900余架,个中流动翼飞机占82%,直升机占18%。现在,中国境内运营的公务机数目不超过30架,仅为美国的1/600。

我国的通用飞机制造业借处于起步阶段,其家当范围小、成熟度低,国度对高空的政策也相对严厉,这些皆大大制约了我国通用航空的生长。高空开放后,通用飞机市场的生长才乘势而起,显现出热烈的现象。但我们面临的是国际上壮大的竞争对手,他们有成熟的质料系统、先辈的制造工艺和生产管理手艺,我们与之比拟,差异很大。以中航产业通飞为代表的海内通用飞机制造商要正在公务机等通用航空市场占得一席之地,主要的义务是络续接纳越发先辈、更快速高效、本钱更昂贵的复合材料制造手艺,和越发粗益、有用的生产管理手艺,只要实现复合材料公务机的低成本制造手艺,才是打入通用飞机市场行之有效的独一体式格局。

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低成本复合材料公务机制造手艺

实现复合材料公务机的低成本制造,需求从质料、制造、成型工艺等方面思索降低成本的对策。经由过程接纳本钱较低但又不影响机能的原材料;改进成型工艺,接纳构造整体成型;改进衔接工艺等,都是降低成本能够探访的体式格局。

比拟传统军用飞机复合材料结构件接纳的热压罐工艺,公务机复合材料结构件重要接纳固化炉抽真空加温成型工艺(简称固化炉工艺)是一种低成本的制造工艺。现在,中航产业通飞公司从以下几个方面展开了低成本复合材料公务机制造技术研究(图2)。


图2 整体制造成型的领航150复合材料机身

1 整体化复合材料构造成型工艺

为了实现公务机低成本沉量化复合材料构造制造工艺,工艺部门剖析整体化复合材料构造工艺制造特性,肯定了整体化复合材料构造成型工艺。整体成型手艺是充分发挥复合材料长处和特性的高效、低成本手艺。正在知足构造整体机能要求的条件下,整体成型手艺可将多个零件集成为整体构造一次固化成型,低落了成型历程中的装备运用本钱和工时。整体成型手艺削减了零件数目和紧固件数目,进而减轻构造质量、降低成本特别是制造本钱,是一种低落公务机制造本钱的有用要领。

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通用飞机载荷小,构造厚度薄,取进步稳定性是主要矛盾。加筋构造和夹层构造是进步薄壁构造稳定性的2种典范情势。夹层构造稳定性好,面板不只承剪,并且能够悉数到场蒙受推压轴力,是一种承载效力下、重量沉的构造。通用飞机接纳这类下承载效力构造,能够减轻构造重量、降低成本。要充分发挥复合材料承载加重效益,必需依靠有用的优化手艺。经由过程优化剖析,调解铺层组分比例、铺层偏向、铺设递次等,使复合材料构造处于公道的应力应变程度,最大水平天施展复合材料上风。

领航150飞机复合材料构造重要原材料是选用曾经获得适航合格证的碳纤维预浸料,个中包孕碳纤维单向带、碳纤维织物取玻璃纤维织物预浸料。考虑到低速打击对复合材料机能的影响很大,领航150飞机的一切结构件铺层情势多接纳45°,以战胜因为不测打击发生的紧缩机能下落过多的缺点。 织梦好,好织梦

经由过程实际剖析和工艺实验,对机身共固化变形题目停止周全的评价。经由过程整体共固化制造制止毁伤复合材料纤维的连续性,从而低落复合材料的刚度和委靡性,增添分层等缺点的几率。凭据实验剖析效果,对成型工装型里停止需要的设想赔偿,以包管制造精度、构造机能知足设想要求。

2 整体化复合材料工装设想制造手艺

因为机身形状庞大,正在接纳整体成型手艺时,必需要考虑到热膨胀系数等身分对产物精度的影响,为了处理碳纤维复合材料零件取成型工装之间热膨胀系数的一致性题目,接纳碳纤维复合材料制造成型工装是一个准确的挑选。

应用复合材料工装热胀系数取所成型零件邻近的特性,设想公道的机身结构件成型工装,用复合材料工装成型碳纤维复合材料机身以制止果工装和所成型零件之间的热胀系数差别而致使的零件曲率偏向题目。

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复合材料工装的成型要领有多种,既有预浸料/热压罐或固化炉成型,也有湿法/固化炉成型,另有真空打针成型等。考虑到工装制造周期、工装耐久性、工装型里精度及尺寸精度等身分,同时思索本钱身分,挑选接纳 “预浸料手工铺揭+固化炉成型工艺”和“干织物+真空辅佐灌注成型”两种差别的工艺要领制造公务机整体构造复合材料成型工装。正在实验历程中,离别选用英国ACG公司和美国AIRTECH公司消费的工装质料,经由过程对照质料的价钱、储存期、工艺机能和制造本钱、工装型里精度、耐久性、气密机能等身分,综合分析实验效果,终究肯定性价比最好的复合材料工装质料。

工装质料系统选型的流程如图3所示。针对过渡工装的气密性要求,将离别接纳先烘干后密封要领、掌握粘接剂用量的要领、和施加恰当粘接压力的要领去包管过渡工装的气密性。 内容来自dedecms-金沙集团直营0789.com-澳门金沙网站开户js777.com



复合材料成型工装外面的胶衣层是影响成型工装气密性的主要环节,为包管胶衣层对复合材料本体层的附着力,需求停止工艺实验去肯定胶衣层最好厚度、最好刷涂体式格局和刷涂工夫,终究经由过程附着力检测实验结果。

正在接纳复合材料工装的同时,还要考虑到工装支持手艺。离别设想一系列硬性衔接(即支持板取成型工装型板之间无间隙)和弹性衔接(支持板取成型工装型板之间有2~3mm的间隙或间隙用硅橡胶添补)实验,经由过程实验效果,肯定最为公道的弹性支持计划(图4)。

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图4 工装柔性衔接情势

3 低成本工艺辅助材料

基于低成本成型工艺对辅助材料的基本要求,挑选实用的辅助材料系统能有用低落复合材料公务机制造本钱。辅助材料选材的基本要求为:复合材料结构件的固化温度一样平常为125℃阁下,正在真空压力下可确保质料的完整固化,包管优越的内部质量。质料的固化温度(包孕后固化温度)小于120℃,知足复合材料结构件的质量要求。

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传统的军机复合材料结构件制造选用的辅助材料,大部分是外洋入口质料,价钱高贵。中航产业通飞鉴于公务机复合材料结构件接纳的是固化炉工艺,对相符低成本成型工艺要求的辅助材料系统,联合工艺要求和质量要求停止周全的机能实验企图。经由过程实验效果去对辅助材料机能停止评价,以权衡辅助材料系统的工艺适用性,终究肯定适用于复合材料公务机的低成本国产工艺辅助材料系统。

对相符低成本成型工艺要求的质料系统,进一步联合结构设计要求和适航考证要求布置周全的机能实验企图(包孕差别情况前提和毁伤前提对质料机能的影响水平实验)。经由过程实验效果去对质料机能停止评价。终究肯定适用于初级公务机差别构造部位的质料系统和国产替换质料系统。

4 整体化复合材料结构胶接装配手艺

整体化设想制造的复合材料公务机接纳齐复合材料结构件,其装配体式格局已由传统的机器衔接背胶接连接体式格局改变。传统的机器衔接体式格局过多天毁伤了复合材料纤维的连续性,从而低落了复合材料的刚度和委靡性,增添了分层等缺点的几率。因而正在庞大的装配结构件中必需接纳复合材料二次胶接装配手艺。

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同时,正在复合材料结构件装配中最隐讳带应力装配,装配应力的存在会损坏复合材料的刚性和强度,削弱复合材料耐委靡的机能。针对复合材料装配时型面弗成修配那一难点提出了严厉的容差分派,并正在零件的消费加工历程中严格控制,掌握两个和谐装配复合材料零件贴合里的厚度公役及形状公役,包管零件之间的和谐要求,从而知足复合材料结构件的胶接质量。跟着复合材料构造整体化水平的进步,大尺寸部件的变形掌握和模块式对接手艺变得尤其主要。变形掌握和模块式对接手艺是包管产品质量、进步装配效力的根蒂根基。别的,为低落通用飞机转场用度,用户常提出公路或铁路运输要求,机翼、尾翼取机身借须快速剖析、快速对接。模块式对接手艺知足了快速对接的需求。

复合材料质料构造的发展方向是力图实现构造的整体化,但因为结构设计、工艺、搜检维修的需求,必需布置肯定的设想和工艺星散里。因而,低成本复合材料构造衔接手艺是弗成短少的。但衔接部位一般是复合材料构造的薄弱环节。据统计,关于复合材料构造来讲,70%以上的损坏发作正在衔接部位。复合材料各向异性和脆性的特性,使复合材料衔接部位的应力集中比金属更严峻,衔接设计算金属结构也更加庞大。 copyright dedecms-澳门金沙国际快速充值

工程运用

领航150是中航通用飞机有限责任公司根据CCAR-23 部和FAR-23 部研发的一型全碳纤维复合材料飞机。飞机接纳下单翼、低平尾、单垂尾的通例结构,可收放式前三点起落架,增压座舱,设置以Garmin1000 为主体的综合航电体系、GE 公司的H85 涡轮螺旋桨发动机和Hartzell公司的四叶螺旋桨,接纳单支配机构、单驾驶体系体例,最大乘员5 人。具有速度快、航程近、乘坐温馨、营运和维护费用低等特性。

其重要设想参数为:飞机总长10.226m,翼展11.082m,全机高3.513m.空机重量1680kg,最大腾飞重量2650kg,最大平飞速度600km/h,最大运用高度8530m,远航航程2500 km。

领航150飞机主体构造接纳碳纤维复合材料蜂窝夹层整体成型(图5),整体胶接结构件重要有:中机身、后机身、机翼、平尾、襟副翼、升降舵、方向舵。个中中机身整体共固化成型,机翼接纳二次胶接成型。机翼取机身、仄尾取机身等接纳交换构造的讨论衔接情势。构成了整体部件的模块化设想取制造,低落了保护及运输成本。

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图5 领航150 轻型公务机

低成本公务机制造瞻望

先辈的复合材料制造手艺为飞机制造企业包孕中航产业通飞带来了伟大的效益,不只进步了公务机的制造质量、收缩了消费周期、低落了生产成本,同时对进步飞机的机能起着极为主要的感化。

面临海内伟大的通用飞机市场,列国正在争相争取。正在这个历程中,惟有实现低成本、快速、高效的制造才气够打赢那场市场战役。低成本复合材料制造手艺势必正在络续的手艺探究和科技前进中获得周全提拔。我们必需络续提拔自立立异才能、制造加工才能,承袭低成本、高效率、下质量的运营理念,正在通用航空范畴占得一席之地。 (责编 深蓝)

泉源:航空制造

 
 

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