战机复合材料及其成形技术

航空工程
2016-04-29
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   90年代中期服役的跨代或新一代战斗机,是跨世纪或21世纪战斗机。其代表性的飞机有:瑞典的“鹰狮”JAS39(第三代战斗机改进型);法国的“阵风”Rafale和英国、意大利、德国、西班牙四国联合研制的“欧洲战斗机 2000”EF2000以及美国的“先进战术战斗机”F—22(第四代战斗机)。90年代战斗机突出了巡航和机动性能、隐身性能、短距起落性能和维护保障性能等四方面性能要求以及低成本要求,从而决定了它们在结构选材上采用先进材料与传统材料(铝合金、钛合金等)结合的方式。先进材料主要是复合材料和铝锂合金,其中大量采用的是先进树脂基复合材料,复合材料和钛合金一样是战斗机结构件主要选用材料,见图1所列。



(图1- 美国战斗机结构材料重量百分比(%))


  在90年代战斗机上,复合材料的用量已达机体结构重量的25%~30%。对具体部件,复合材料所占结构重量百分比更高,平均在每架飞机上的实际用量已达1000kg左右。


    EF2000飞机机体结构重量的30%为复合材料。其中机翼65%的材料是碳纤维复合材料;40%的前机身结构为碳纤维复合材料;机翼,前、中机身和垂尾蒙皮均由碳纤维复合材料制造,占机体表面的 70%;玻璃纤维雷达罩占12%,金属仅占15%,其他材料占3%。

   复合材料具有比强度高和比模量高的特点。除军用飞机上早已大量采用复合材料,在民用机上,1985年欧洲“空中客车”A-310就已经在垂尾上采用复合材料。复合材料和机翼的设计与制造是波音公司的两大优势。波音公司早已在包括B-2在内的军用飞机上采用了复合材料。1982年波音首次在民用机的次要结构件(如襟翼、副翼和方向舵)上采用复合材料。波音777上有9%的结构重量采用了复合材料。因此,复合材料及其成形技术已成为现代飞机制造中的一项关键技术。


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