航空航天夹层结构抗冲击性能的研究现状

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1、RESEARCH学术论文航空航天夹层结构抗冲击性能的研究现状半ResearchReviewonAnti-ImpactPropertyofSandwichStructuresinAerospace北京_[业大学机电学院林晓虎杨庆生【摘要】随着航空航天科技的迅猛发展，A41']对高性能工程材料的设计与制备提出了更高的要求，夹层结构因其具有良好的抗；中击性能，得到了广泛的应用。简要介绍了目前航空航天上主要应用的几种夹层结构的抗冲击性能的研究现状，分析比较几种夹层结构的抗冲击性能，为航空航天夹层结构抗冲击性能的设计和研究提供参考，关键词：夹层结构抗冲击性能泡

2、沫蜂窝点阵【ABSTRACTlWithrapiddevelopmentofaero-spacetechnology，thesandwichstructureswithexcellentperformancehavebeenwidelyapplied．Theanti—impactpropertyofthreetypesofsandwichstructuresappliedinaerospacearebrieflyintroduced．Thenthearti—impactpropertyofdifferentsandwichstructuresarean

3、alyzed．Thedesignandresearchofanti··impactbehaviorofthesand··wichstructuresinaerospaceisprovidedforreference．Keywords：SandwichstructureAnti-impactpropertyFoamHoneycombLattice典型的夹层结构由上下2块刚度大、强度高、厚度薄的面板和密度较低的夹芯层组成。在横向载荷作用下，其面板主要承受载荷的弯曲和拉伸，芯层承受载荷的剪切作用，芯材的力学作用机理是连接面层使之成为整体构件，让薄而强的面层

4、在承担较高拉压应力的同时不发生屈曲，并将剪切力从面层传向内层。这种承载形式的分工很好地提高了结构自身的承载效率，相对于等质量的实体板，夹层结构具有较高的比刚度和比强度。目前，航空航天上主要应用的夹层结构有：泡沫夹层结构、蜂窝夹层结构、点阵夹层结构等。其中蜂窝夹层结构和泡沫夹层结构已经应用于航空航天，而点阵夹层结构被认为是最有前景的新型先进轻质超强韧结构，正逐步得到应用。+国家自然科学基金项目(108720ll，11172012)；北京市自然科学基金项目(3092006)；教育部博士点基金(20101103110005)资助1航空航天夹层结构的类型1．

5、1泡沫夹层结构泡沫材料是一种结构内部含有大量孑L隙的、功能与结构一体化的新型材料。从结构上可分为通孔和闭孔泡沫2种”之】，如图1所示。前者含有大量独立存在的气孔，而后者则是连续贯通的j维多孔结构。(a)开孔(h)闭孔图1开孔和闭孔泡沫材料Fig．1Open-cellfoammaterialsandclosed—cellfoammaterials泡沫材料的制备方法主要为发泡法、烧结法、铸造法和沉积法等IIl。泡沫夹层结构已广泛应用于航空航天器部件，如：飞机起落架舱门、雷达罩、地板、发动机短舱、控制面板等【。”；空客已将Alean公司出产AirexRS0

6、泡沫夹层结构用于民用航空器；AirexR82泡沫因其具有优秀的动力、静力性能，使用温度范围大，耐水性好等特点，被空客用于A330飞机和A340飞机的各种内部部件【4l。1．2蜂窝夹层结构蜂窝夹层结构分为金属蜂窝夹层结构和非金属蜂窝夹层结构：金属蜂窝通常用铝合金箔制造，常用的厚度是0．03～0．05ram⋯?非金属蜂窝常用的材料有纸、玻璃布、塑料和陶瓷等。在航空方面，美国波音公司将铝蜂窝夹层结构用于F—15战斗机的前缘、后缘、副翼及襟翼；欧洲直升机工业公司用夹层结构制造EHl01直升机旋翼；国产直九直升机Nomex蜂窝夹层结构的用量也占到了整机覆盖面积

7、的80％；波音747客机机身圆柱壳结构主要采用Nomex材料蜂窝夹层结构形式【5l；波音757／767的外部2013年第10期·航空制造技术7l学术论文RESEARCH结构有46％采用蜂窝夹层结构形式[5】。在航天方面16]，1969年，美国阿波罗号宇宙飞船的太空舱采用了面板为钢质材料、芯层为铝蜂窝的夹层结构，这种金属材料的夹层结构既满足了太空舱重量轻的条件，又能保证在发射和着陆时结构的强度要求；美国的“哥伦比亚”号航天飞机的中部机身舱门采用了石墨／环氧蒙皮和Nomex蜂窝夹层结构；国际通信卫星5的中心推力筒壳体使用了碳纤维／环氧蒙皮和铝蜂窝的夹层结

8、构；我国“风云三号”卫星推进舱和服务舱的承力筒采用了碳纤维复合材料蒙皮和蜂窝组成的夹层结构等。1．3点阵夹层