航空预浸料-热压罐工艺复合材料技术应用概况

《航空预浸料-热压罐工艺复合材料技术应用概况》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、二量．生幽蜒航空预浸料一热压罐工艺复合材料技术应用概况ApplicationStatusofPrepreg-AutoclaveCompositesTechnologyinAviation中航工业北京航空制造工程研究所梁宪珠孙占红张铖刘天舒梁宪珠毕业于北京航空航天大学飞行器设计专业，研究员．毕业至今一直从事飞行器复合材料翻造技术研究工作．主持完成了多个型号的尾■、机翼和机身复合材辩结构的制造技术攻关项目和预研课题。荣获集团科技进步奖一等奖3项，二等奖2项．三等奖2项．国防科技进步奖二等奖I项，三等奖1项。先进复合材料自问世以来，由于其轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等诸多优势，一直在航空材料领域

2、得到重视。随着近几十年来的发展，尤其是最近10年在大型飞机上井喷式的应用，先进复合材料已经证明了其在未26航审制造技术·2011年第20期虽然近年来各种各样的低成本制造技术层出不穷。也在航空飞行器复合材料结构制造当中得到较大的应用。但预浸料一热压罐工艺仍以其优异的产品质量占据着重要的地位。且随着自动化、数字化水平的不断提高及相关技术的不断完善。其一直让人诟病的成本高、周期长的缺点也逐渐得到了改善，并被相关领域的人们所接受。来航空领域的重要地位，它在飞机上的用量和应用部位也已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志之一”1。如目前代表世界最先进战机的美国F一22和F一35．其复合材料占飞机结构重

3、量达到了26％(F一22机身、机翼、襟翼、垂尾、副翼、口盖、起落架舱门；F一35机身、机翼、进气道、操纵面、副翼、垂尾)，欧洲EF-2000战机更是达到了35％一40％(机翼、垂尾、方向舵)[21；民机领域的两大巨头渡音和空客，在其最新型的大型客机波音787、A350XWB机型中，大幅使用复合材料，分别达到50％和52％p】，在机身主承力结构中，除一些特殊需要外，基本上实现了全复合材料化。从当前新机型的复合材料应用来看，航空复合材料具备以下几个方面的特点：在材料方面，飞机主承力结构应用高韧性复合材料；在工艺方面，呈现出以预浸料一热压罐工艺为主，积极开发液体成型工艺及其他低成本成型工艺的态

4、势，对复合材料构件的制造综合考虑性能／成本因素；在结构方面，随着全复合材料飞机[4J设计理念的广泛认知，复合材料已逐渐在主承力结构上站稳了脚跟，而且，为了进一步将复合材料的优点充分发挥，飞机结构设计越来越趋向于整体化和大型化。复合材料在主承力结构上的应用技术是体现航空复合材料水平及应用程度的重要标志。目前复合材料主承力构件仍是以预浸料一热压罐工艺为主。基于此，本文旨在介绍目前与航空预浸料一热压罐工艺相关的复合材料技术。主承力结构用预漫料1高性能复合材料体系斟噬二堕“设计是主导，材料是基础，工艺是关键”【5】。复合材料的制造技术与材料的发展息息相关。航空预浸料一热压罐工艺高性能复合材料到目

5、前已经历了3个阶段。第一阶段的复合材料采用通用T300级碳纤维和未增韧热固性树脂，具有明显的脆性材料特征，主要用于飞机承力较小的结构件。第二阶段的复合材料其韧性有了较大改善，应用范围扩大到垂尾、方向舵和平尾等部件。第三阶段的复合材料为高韧性复合材料，其应用扩大到机翼、机身等主承力结构。为了将复合材料应用于飞机主承力结构，波音公司首先提出了高韧性复合材料预浸料标准BMS8—276，概述了主承力结构复合材料性能目标，并提出采用冲击后压缩强度(CAI)作为复合材料结构应用性能的评价指标。据此波音公司进一步提出改进通用碳纤维性能，要求碳纤维拉伸弹性模量提高30％、拉伸强度提高50％，同时，开发高

6、抗分层能力的韧性树脂基体，以将复合材料结构设计许用应变提高到0．6％～0．8％。1985年NASA发布RPl142碳纤维，热固性韧性树脂复合材料标准规范。1989年中模／高强碳纤维T800达到波音公司碳纤维材料标准BMS9—17要求，并与同期研发的180℃固化高韧性环氧树脂构成的复合材料(如T800H／3900—2)达到波音公司材料标准BMS8—276要求【6l。国外部分飞机主要复合材料结构设计选材见表1。国内复合材料体系的发展也同样经历相应的表1国外部分飞机主要复合材料结构设计选材州k机型部位预浸料0水平安定面翼盒蒙皮垂直安定面翼盒蒙皮T800S／HexplyM21IM600／Cyte

7、c977-2A380中机身翼盒蒙皮后机身蒙皮AS4／Hexply8552机身筒形件波音787T800S／3900一2机翼壁板F一22机翼蒙皮IM7／5250-4表2国内外部分双马树脂基韧性复合材料性能唧龟．性譬碳Ⅶ／QY961lIM—。7／5250—．4CCF300／QY951§室温150℃／湿室温150。C／．耋CAI，MPa322214239，开孔拉伸强度／MPa52951l441396356、开孔压缩强度／MPa3772783