2复合材料在飞行器制造中的应用

1.5复合材料构件在飞行器上的应用

先进复合材料技术的实际应用在飞行器设 计与制造中具有重要的地位。这是因为复合材 料的许多优异性能，如比强度和比模量高，优 良的抗疲劳性能，以及独特的材料可设计性等， 都是飞行器结构盼望的理想性能。高性能飞行 器要求结构重量轻，从而可以减少燃料消耗， 延长留空时间，飞得更高更快或具有更好的机 动性；也可以安装更多的设备，提高飞行器的 综合性能。1

减轻结构的重量可大大节约飞机的使用成本， 取得明显的经济效益。据国外有关资料报告，先 进战斗机每减重1kg,就可节约1760美元。西方 国家在很短的时间内就实现了从非受力件和次受 力件到主受力件应用的过渡，无论是用量还是技 术覆盖面都有了很大的发展。目前正在研制的战 斗机中所使用的复合材料可占飞机结构总重量的 50%以上。飞机隐身技术的发展与应用，进一步 扩大了对复合材料技术的需求。在继民用飞机中 出现全复合材料飞机(如Lear Fan 2100, Starship和Vayager)之后又出现了全复合材料机 身的隐身轰炸机B2。此外，也只有采用了复合材 2 料，才使前掠翼得以在X-29上实现。

Lear Fan 21003

B2隐形轰炸机4

苏-44

苏-47

前掠翼具有许多突出的优点。前掠翼在高攻角时有更好的稳定性和可控性,可增大飞机的转弯 角速度;阻力小;不会出现翼尖气流分离现象,故可增 大升力,从而显著提高飞机的升阻比;另外还可改善 布局,减小迎面对雷达波的反射面积。 5

F-18战斗机

波音767客机

TAG公司 推出全复 合材料机 体无人直 升机

F-22

从国内情况看，当前国内飞机型号应用复合材料的比例越来越高，应用复合材料的部件 复合材料构件已经逐步从次承力构件到主承力 前机身、舱门、整流罩等构件已在多种型号飞 机上使用并形成了批量生产能力。机翼、旋翼 等主承力构件也已经在小批量生产。14

越来越大，复合材料构件的结构也越来越复杂，

构件转变，复合材料的垂直安定面、水平尾翼、

目前国内复合材料在飞机上应用最多的是新研制的中、高空长航时无人机，其机体复合

材料的使用量达到70%,机翼翼展18米，为全复合材料结构；其中，机翼整体盒段运用设计

工艺一体化技术，将机翼的前、后梁，上蒙皮和所有中间肋整体共固化成型，在复合材料应

用技术上有所突破。在自行设计制造的某新型武装直升机上，大量采用了复合材料，其机身 结构、主桨叶、尾桨叶和尾段为全复合材料结 构。15

长航时无人机

某新型武装直升机

记者在哈航集团的生产车间里看到，工人们正在模

具上进行“铺层”工作。几名工人首先将一种薄得像布 一样的特殊材料铺在模具上，然后在上面刷上一层特种 胶水，随后再铺上一层“布”。在铺了若干层“布”后， 经过固化、成型，制成特殊复合材料。最后将根据尺寸 要求，加工出具有流线形的壳体——整流罩。哈航集团 为波音公司生产的整流罩将用于“波音787”机体和机翼 的结合部，可将裸露在机体外面的某一部件或装置封闭 起来，起到保护与减少空气阻力的双重作用。18