(4) : 6372640. (in Chinese)作者簡介 :黃沛霖 (1975 -)　男 ,講師。主要研究方向 :飛行器隱身設(shè)計(jì)、飛行器總體設(shè)計(jì)。

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(責(zé)任編輯 :李鐵柏 )

　　文章編號 :100026893 (2008) 0320605206

特邀復(fù)合材料技術(shù)與大型飛機(jī)
陳紹杰
(沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所 ,遼寧沈陽　 110035)

Composite Technology and Large Aircraft
Chen Shaojie
(Shenyang Aircraft Design and Research Institute , Shenyang　110035 , China)

摘　要 :給出了先進(jìn)復(fù)合材料在大型飛機(jī)上應(yīng)用的歷史和現(xiàn)狀
,特別是在 B787
和 A380等機(jī)種上的近期應(yīng)用。指出了應(yīng)用是從小到大、從少到多、從弱到強(qiáng) ,一步一步走過來的。分析了應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ) ,說明了復(fù)合材料是一個性能優(yōu)異的新材料 ,這是前提基礎(chǔ) ;其次應(yīng)用是各種預(yù)研計(jì)劃認(rèn)真執(zhí)行的結(jié)果 ;低成本復(fù)合材料技

建議。關(guān)鍵詞 :復(fù)合材料 ;技術(shù) ;大型飛機(jī) ;應(yīng)用 ;建議中圖分類號 : V21418 ; V222　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A Abstract : The history and present status of the development and application of advanced composites on large aircraft , especially on B787 and A380 are provided , which indicates that the application developed step by step from small to large , from little to much , from weak to strong. The technology bases of application are ana2 lyzed. The fact that composites are excellent materials is the primary condiction for its widespread application in aircraft. Secondly. the application is also a result of carrying out various research plans. Affordability of composite technology is an important premise , including low cost design technology , manufacture technology , and material technology. The advance of composite technology over the last 30 odd years is a powerful guaran2 tee for its application. The paper discusses the issues and disparity in the field of composite materials technolo2 gy in China and puts forward suggestions for developing composite technology on large aircraft in the country.
Key words : composite;technology;largeaircraft;application; suggestion
　　研制大型飛機(jī)已被列入中國中長期科技發(fā)展域存在的問題和差距 ;提出發(fā)展中國大型飛機(jī)復(fù)規(guī)劃。 2007年 2月 26日 ,在國務(wù)院常務(wù)會議上 ,合材料技術(shù)的相關(guān)建議。 原則批準(zhǔn)了大型飛機(jī)研制重大科技專項(xiàng)正式立1　大型飛機(jī)上復(fù)合材料的應(yīng)用項(xiàng) ,并將組建大型客機(jī)公司具體管理運(yùn)作此事 ,確保研制工作按計(jì)劃加速推進(jìn) ,這引起了國內(nèi)外高大型客機(jī)目前突出強(qiáng)調(diào)安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒度的關(guān)注。 適性和環(huán)保性 ,這些性能上的高要求決定其對
2007年 7月 8日美國波音飛機(jī)公司的 B787復(fù)合材料需求的迫切性和必然性。先進(jìn)復(fù)合材
正式下線 ,其焦點(diǎn)、亮點(diǎn)和難點(diǎn)主要就是復(fù)合材料料誕生于 20世紀(jì) 60年代末 ,大型客機(jī)早于 20技術(shù)及其應(yīng)用。飛機(jī)性能的不斷提高一直與采用世紀(jì) 70年代初就開始了先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用的性能優(yōu)異的新材料密切相關(guān) ,一代飛機(jī) ,一代材歷史進(jìn)程。 料。研制我國的大型飛機(jī) ,復(fù)合材料無疑將是其11 1　歷史與沿革
關(guān)鍵技術(shù)之一 ,因而形成了當(dāng)前人們議論和研發(fā)的熱點(diǎn)。以美國而言 ,應(yīng)用大致分為 4個階段 ,首先應(yīng)本文旨在介紹復(fù)合材料在大型飛機(jī)上應(yīng)用的用于受力很小的構(gòu)件 ,如前緣、口蓋、整流罩、擾流歷史和沿革 ,應(yīng)用的現(xiàn)狀和實(shí)例 ;分析中國于該領(lǐng)板等 ;第二階段用于受力較小的部件 ,如升降舵、方向舵、襟副翼等 ,已有了一定的規(guī)模 ;第三階段
收稿日期 :2008201229 ;修訂日期 :2008202221用于受力較大的部件 ,如水平尾翼、垂直尾翼、發(fā)通訊作者 :陳紹杰 E2mail :wubin1028 @sina. com房等部件 ,規(guī)模已較大 ;第四階段 ,即現(xiàn)階段 ,用于

機(jī)翼、機(jī)身等主承力結(jié)構(gòu) ,規(guī)模已很大。從中明顯可見應(yīng)用是由小到大、由少到多、由弱到強(qiáng) ,循序漸進(jìn) ,一步一步走過來的。如第三階段中完成了 B737平尾、 DC210垂尾、 L21011垂尾 3個尾翼的研制、試用和鑒定 ,此后在 B737 ,B747 ,B757和 B767上復(fù)合材料進(jìn)入正式批生產(chǎn)應(yīng)用。在較新研制的 B777上則正式應(yīng)用于平尾、垂尾和機(jī)身地板梁等處 ,用量達(dá) 9 900 kg ,占結(jié)構(gòu)總重量的 11 %,已具備相當(dāng)?shù)囊?guī)模。
再看歐洲的情況。歐洲空中客車工業(yè)集團(tuán) ,亦于 20世紀(jì) 70年代中期開始了復(fù)合材料應(yīng)用的進(jìn)程 ,走過的路和美國相似 ,先上舵面 ,再上尾翼 , 1978年始研制 A320的復(fù)合材料垂尾 ,至 1985年完成 ,實(shí)現(xiàn)減重 20 %。此后 A320 ,A330 ,A340等機(jī)種上均大量使用了復(fù)合材料 ,把復(fù)合材料的用量推廣到 15 %左右 ,此時情況比美國尚有所超出。大型民機(jī)上復(fù)合材料的應(yīng)用情況詳見圖 1,從圖中可見近年來應(yīng)用的進(jìn)展是很快的。

圖 1　大型客機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用情況 Fig1 1　Application of composites on large aircraft over time
　　多年來波音和空客在民機(jī)市場上競爭激烈 ,技術(shù)上先進(jìn)復(fù)合材料的應(yīng)用則是其主要的對峙內(nèi)容之一 ,他們要競爭復(fù)合材料技術(shù)的“霸主”地位。下面介紹應(yīng)用的近況 ,由此可窺一斑。
11 2　A380的應(yīng)用
空客集團(tuán)已研制成超大型客機(jī) A380 ,雖推遲進(jìn)度近兩年 ,但目前已首飛并正式交付航線使用。該機(jī)共用復(fù)合材料 25 %,主要應(yīng)用部件包括中央翼、外翼、垂尾、平尾、機(jī)身地板梁和后承壓框等 ,僅中央翼盒就用復(fù)合材料 5 300 kg ,實(shí)現(xiàn)減重 1 500 kg ,板厚可達(dá) 45 mm,對接主交點(diǎn)處厚達(dá) 160 mm,受載很大。其水平尾翼的大小超過 A320的機(jī)翼 ,半展長 19 m,內(nèi)裝燃油 ,號稱世界上正在飛行的最大復(fù)合材料整體油箱。其機(jī)身后承壓框 61 2m ×51 5m ,上有泡沫塑料充填的加筋 ,用 RFI (樹脂膜溶塑 )技術(shù)成形 ,號稱世界上最大的 RFI整體成形構(gòu)件。機(jī)身 I型地板梁 ,跨度近 6 m,兩端固支 ,受載很大 ,由日本的 J AMCO公司采用創(chuàng)新的拉擠技術(shù)制造 ,拉進(jìn)去的是預(yù)浸料而不是纖維。
A380上機(jī)身還大量應(yīng)用了 Glare層板 ,共用 27塊達(dá) 470 m2之多 ,約占結(jié)構(gòu)總重的 3%～ 4 %,與相應(yīng)的鋁合金板比實(shí)現(xiàn)減重 25 %～ 30 %,疲勞壽命提高 10～15倍 ,長達(dá) 14 m的垂尾前緣也擬采用此層板。 Glare是玻纖增強(qiáng)鋁合金層板 ,中國稱作超混雜復(fù)合材料 ,由荷蘭 Delft大學(xué)最先研究開發(fā) ,已有 20多年的歷史 ,較之以前應(yīng)用的 ARALL層板 ,芳綸增強(qiáng)鋁合金層板有更好的雙周疲勞性能 ,且成本較低 ,只是密度稍大一些。
　
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