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碳纖維復合材料在民用航空上的應用

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-02-08  來源:航天材料及工藝研究所  瀏覽次數:146

    (1) 世界上最大、最有影響生產大型民用飛機公司主要有美國波音公司、美國麥克唐納道格拉斯公司(簡稱麥道公司)、美國洛克希德公司和歐洲空中客車公司,因麥道公司已被波音公司兼并,洛克希德公司己退出民用飛機市場,因此,復合材料在民用飛機上的應用,實際上就是看美國波音公司和歐洲空中客車公司在大型民用飛機生產中采用復合材料的水平。      (2)復合材料在大型民用飛機上的應用不斷擴大。隨科學技術的發展,復合材料在大型民用飛機上的用量不斷增長,從1960年DC9的用量不足1%,1980年代逐步增長到A310的10%左右,而到2003年復合材料在A380的用量高達25%。
    (3)復合材料在大型民用飛機上的應用已接近在先進軍用飛機上的應用水平。F22是當前美國最先進的軍用飛機之一,復合材料的用量在26%左右。而2003年歐洲空中客車公司生產的A380超大型客機,復合材料的用量也高達25%,表明復合材料在先進軍用飛機和先進的大型民用客機上的用量已相當。    
    (4)歐洲在大型民用飛機上采用先進復合材料量己大大高于美國。從表1可明顯地看出,歐洲空中客車公司生產的大型民用飛機,其復合材料的應用程度比美國要高得多。歐洲空中客車公司,在1985年生產的A300-600,復合材料的用量已經達到5% - 6%,該公司生產的A320、A321、A322等復合材料的用量都達到或超過15%,而A380高達25%。美國波音公司在1990年生產的B747-400,復合材料的用量僅為~2%,1995年生產的B777是美國波音公司生產的大型民用飛機中采用復合材料最高的,復合材料的用量也只有~9%,遠遠低于同時期歐洲空中客車公司生產大型民用飛機復合材料的采用量。

    2、復合材料在美國波音公司B-TT7飛機上的應用       美國波音公司的B777客機應用復合材料的比例達到9%,是該公司應用復合材料比例最高的民機機種,在B777客機上,先進復合材料主要應用在飛機尾翼、襟翼、副翼、天線罩、整流罩、短艙和地板梁等構件,具體包括:


      (1)垂直安定面翼盒;
      (2)平尾翼盒;
      (3)方向舵;
      (4)升降舵;
      (5)前后緣壁板;
      (6)地板梁70根;
      (7)外側副翼;
      (8)外側襟翼;
      (9)襟翼;
      (10)襟副翼;
      (11)整流包皮;
      (12)內外側擾流板;
      (13)后緣壁板;
      (14)發動機短艙;
      (15)發動機支架整流罩;
      (16)前起落架艙門;
      (17)機身下主起落架艙門;
      (18)固定前緣;
      (19)雷達天線罩等。
      美國波音公司制備碳纖維復合材料的原材料主要采用日本東麗公司的產品,包括:T800H高強中模碳纖維、3900-2增韌環氧樹脂等,用T800H高強中模碳纖維增強3900-2增韌環氧樹脂的復合材料T800H/3900-2,用于制造B777的主承力構件。S-2玻璃纖維增強環氧樹脂用于制作雷達天線罩。玻璃纖維和碳纖維混雜增強環氧樹脂用作機身下主起落架艙門和固定前緣。
       美國波音公司認為在波音系列客機中可以進一步采用碳纖維復合材料的主要有:機翼結構與蒙皮、機身(前、后、中)及其蒙皮、壓力艙等。是否在下一代新機種上采用碳纖維復合材料要有一系列因素決定,減重絕對不是唯一決定因素,成本才是重要因素,性能和價格要統一考慮。這里必須指出,性能和價格除了通常人們所說的飛機速度、航程、載重等以及原材料價格、制造成本、設備與折舊、工資等等外,還要包括操作性能與費用、維護與費用、市場與銷售費用等,所有因素統一折衷平衡。所以全面的性能/價格比才是決定因素。

 
 
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