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"結構維修性設計要求
結構維修性設計的目的在于:保證維修實施的可達性(通路)和開敞性(空間);制定修理規(guī)范和維修大綱;保證結構可修性設計(如允許機械連接補丁板緊急檢修);通過技術途徑提高結構抗損傷能力,減少維修,降低維修費用。
結構維修性設計要求如下:
()在結構初步設計(草圖設計)階段,應制定復合材料結構維修大綱;打樣設計時應考慮結構的維修性能和可能采用的維修方法;
(%)根據(jù)結構可能產生的損傷、分段或分區(qū)確定維修等級;
(&)結構設計時應為維修提供足夠的可達性和開敞性;
(’)維修方法確定應考慮可檢性(檢測方法)、修補材料及固化工藝等;
(()軍機應允許緊急修理時進行制孔機械連接補丁板修理;
()通過選材、成形工藝、構形設計等技術途徑,提高結構抗損傷(特別是抗沖擊損傷)的能力,減輕損傷,減少維修。
)"結構工藝性要求
復合材料結構工藝性包括構件的制造工藝性和組件、部件的裝配工藝性兩方面。
結構方案和結構細節(jié)設計對工藝性有決定性影響。在結構設計的全過程均需考慮結構工藝性問題。
鋪層設計中要考慮工藝性問題。由于不同鋪層角的鋪層之間,在給定方向上存在剛度特性和膨脹特性上的差異,當存在鋪層不對稱、裝配不對稱或同一鋪層角的單向帶集中過多時,會引起翹曲變形甚至分層。
"結構零件的拐角應具有較大的圓角半徑,以避免在拐角處出現(xiàn)纖維斷裂、富脂、纖維架橋等缺陷。 對于外形復雜的結構,在外形變化區(qū)應采用光滑過渡,用織物代替無緯布以減小外形變化區(qū)內的纖維間劈裂。 對具有封閉內腔需要用氣囊加壓的結構,應在受力較小的部位留出合適的工 •’*)•
藝孔。 對有表面質量要求的結構表面,應作為貼模面。當該表面不能作貼模面時,結構設計布置應當考慮加勻壓板以提高表面質量。 "對于制件壁厚大于 :"的結構,應選用零吸膠的預浸料制造工藝,也可采用多次分層預吸膠工藝。
為保證鉆孔質量,在孔的鉆出一側,應鋪一層織物或玻璃布。
為減少組裝工作量,在熱壓罐尺寸和工藝許可條件下,盡量設計成整體件并采用共固化或二次固化、二次膠接工藝成形,以減少組裝工作量。 %雷電防護設計一般要求對飛機復合材料結構,特別是復合材料結構內部裝有電子設備的部位,雷電防護
設計十分重要。
飛機結構的設計應該為雷電提供低阻抗的通路。對于對雷擊放電敏感的飛機系統(tǒng)和部件,必須根據(jù)其自身的重要性采取適當?shù)睦纂姺雷o措施,以盡可能減少雷電對飛機的損害。雷電防護措施的丑靠性應通過分析或試驗來驗證。
第二節(jié) &結構設計一般原則和工藝性考慮
結構設計是根據(jù)預定目標和約束條件,充分利用分析系統(tǒng)、設備、工藝等條件進行的綜合優(yōu)化、構造具體結構方案的創(chuàng)造性工作。復合材料優(yōu)異的性能可剪裁設計為復合材料結構設計提供了更大的設計自由度。
一、結構設計一般原則
復合材料結構設計應遵循以下一般原則,具體設計規(guī)定將在有關章節(jié)給出。
(’)擬采用復合材料的結構件應能體現(xiàn)發(fā)揮復合材料性能特點和優(yōu)點,如:翼面類壁板、梁、肋等結構宜采用復合材料,但翼面主接頭不宜采用復合材料。(()綜合考慮性能、工藝、能源、成本、使用經驗等諸多方面,合理選材。())計及環(huán)境因素(主要是濕 *熱),目視勉強可檢損傷等,確定合適的設計許用
應變水平(一般通過限制設計應變水平的方法處理沖擊損傷;而低的設計許用應變又制約了復合材料特長的發(fā)揮和復合材料的充分利用)。
(+)一般按許用應變設計結構時,采用使用載荷設計、設計載荷校核的原則,按其他方法設計結構時,應保證結構在使用載荷下有足夠的剛度和強度,在設計載荷下安全裕度應大于零。設計所用彈性模量取設計所對應濕度區(qū)間的試驗結果平均值。對有特殊要求的部位,如連接、復合材料 *金屬混合結構使用部位,要根據(jù)結構實際情況,并輔以試驗來確定設計原則。
•+,•
()細節(jié)設計的重點是避免或減小層合結構承受面外載荷、剛度突變、應力集中、傳力不連續(xù)、大的開口等直接關系復合材料結構強度和壽命的關鍵部位。細節(jié)設計與鋪層設計同步進行,從初步設計到詳細設計逐步完成。
(")結構可修理性和可更換性在初步設計階段就應予以考慮安排?尚蘩硇栽O計應有試驗結果支持。()應盡量避免由于結構選材或結構設計不當而導致過高的制造成本和 或維護、修理、更換成本。(%)雷電防護措施應切實可靠。
二、結構工藝性考慮
結構工藝性主要指固化成形工藝性和裝配工藝性。結構設計必須考慮工藝分離面劃分、成形工藝方法和整體化成形的可行性;不同成形工藝方法,結構工藝性考慮的重點不同。裝配工藝性設計考慮重點在于配合精度、連接技術和組裝方法。
(&)成形工藝方法選擇原則結構初步設計過程中,就要考慮可行的成形工藝方法,以便確定結構的工藝性要求。成形工藝方法選擇基本原則有以下幾條: 所選成形工藝方法應能保證結構性能滿足結構設計指標要求、配合精度滿足
裝配要求; "設備條件允許(現(xiàn)有設備和改建、新增設備,特別是熱壓罐尺寸滿足要求); 制造成本低(包括連續(xù)性生產、成品率、檢修等); 優(yōu)先選用有使用經驗的成形工藝方法。
(’)典型結構成形工藝 壁板類結構件目前主要采用熱壓罐法成形;正在積極開發(fā) ()*、(+,等液體樹
脂成形方法制造; "夾層結構件以真空袋、壓力袋法成形為主; 筒形結構件適宜采用纏繞成形; 整體成形結構件采用共固化、二次固化或二次膠接工藝方法成形。
第三節(jié) -濕熱環(huán)境
飛機濕熱環(huán)境由大氣環(huán)境和飛行環(huán)境構成。這里僅介紹我國的濕熱環(huán)境狀況。
一、大氣濕熱環(huán)境
我國大氣環(huán)境根據(jù)大氣對金屬材料腐蝕情況劃分為干冷、基本(溫和)、內陸濕 •/&.•
熱、溫和沿海和濕熱沿海五類典型環(huán)境區(qū)。()典型環(huán)境區(qū)氣溫氣溫沿地面垂直高度 "(%)的分布,&’()* + ,*規(guī)定標準氣溫如下:
*-. %時,/(-)01 +231-(4) -)*%時,/(-)0 +1231(4) )* .-5*%時,/( -)0 +1231+-( 4)實測結果表明,在同一垂直高度(等壓面)上,6時 11(時內最高氣溫和最低氣溫在標準氣溫曲線附近變化,幅度可達 7 )*4左右。
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