新技術讓航空復合材料無懼雷擊

 空客（北京）工程技術中心與中航工業合作開展多功能復合材料研究

 

新技術讓航空復合材料無懼雷擊

 

 

簽約儀式現場

 

       繼與國家納米科學中心共同開展納米復合材料研究后，空客（北京）工程技術中心又攜手中航工業投入到利用新技術提高復合材料導電性能的探索中。

 

       這項新技術被稱為“層間功能化”技術。近日，空客（北京）工程技術中心與中航工業在中航復合材料有限責任公司簽署合作協議，通過研發這項技術來提高復合材料的韌性、抗損能力和導電性能，從而減少雷擊對飛機造成的損傷。事實上，抗雷擊也是納米復合材料在現階段主要的應用研究方向。

 

       如今，復合材料在民用飛機上的使用已經成為衡量飛機先進性的標準之一。與金屬材料相比，碳纖維復合材料具有可設計性，更高的比強度、比剛度等諸多優勢。從上世紀60年代開始，經過幾十年的發展，復合材料在客機上的使用比例日益提高，并開始逐漸替代鋁合金成為機體的主要結構材料。

 

       如今，民機制造商推出的幾款全新機型的復合材料使用比例都達到了50%以上。其中，在空客A350XWB飛機的機體結構中，復合材料的使用比例已達到53%，是目前現役大型民用飛機中使用比例最高的。

 

       但復合材料也有劣勢。空客（北京）工程技術中心總經理程龍介紹，復合材料導電性能、抗損能力較差，因此在遇到雷擊時存在較大的安全隱患。為此，制造商在生產過程中會在機身表面加一層金屬防護網來幫助導電，無形中增加了機身的重量，影響飛機的經濟性。“我們希望在現有規章的基礎上制訂合適的解決方案”。

 

       針對這一問題，中航復材的益小蘇教授團隊創新性地提出了“層間功能化”概念。該技術可以替代傳統飛機復合材料上的抗雷擊金屬防護網，使復合材料具備良好的導電性能和抗損能力，從而成功避雷和防冰。

 

       在前期科研階段，空客（北京）工程技術中心將對益小蘇教授的“層間功能化”技術進行工程測試。程龍表示，空客（北京）工程技術中心希望明年可以開始對這些材料進行測試。測試將在正常飛行狀態下進行，同時也會采用模擬技術。“但這項技術從實驗室研發到實際應用還需要漫長的時間，它不僅要符合技術標準、達到取證要求，而且要盡可能降低生產成本，這樣才能實現大規模的工業化生產”。

 

       程龍還透露，目前除了納米材料、3D打印和導電復合材料的科研項目以外，空客（北京）工程技術中心正在實施一個關于“機翼形態轉變”的項目。這意味著飛機不需要使用作動器來轉變機翼的形態，通過電就可以實現。這一解決方案的收益潛力是巨大的。“作動方式的改變可以節約大量的時間，尤其是在機務維護方面。此外，因為操作系統的減少，飛機可以進一步減重，從而提高運行效率”。