復(fù)合材料機(jī)身的案例
邁入全復(fù)合材料時(shí)代 中國(guó)軍用無(wú)人機(jī)水平世界領(lǐng)先
MQ-1B全機(jī)除主梁外幾乎全部采用復(fù)合材料制造，用量約為結(jié)構(gòu)總重的的92%。與傳統(tǒng)鋁合金相比，全復(fù)合材料不僅比重小，而且在制造過(guò)程其主機(jī)身中還能整體成形，采用碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸料手工鋪疊/熱壓罐工藝制造，取消大量結(jié)構(gòu)固定零件和機(jī)身隔框，能進(jìn)一步降低結(jié)構(gòu)自重。因此如果改用復(fù)合材料來(lái)制造翼龍-1，將能有效減輕自重，提高該機(jī)的載彈量。
翼龍-1D的碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)機(jī)體是成飛與萬(wàn)興碳纖維復(fù)合材料公司通過(guò)軍民融合共同研制的成果，研制過(guò)程前后歷時(shí)3年。第一架翼龍-1D原型機(jī)有望在今年年底首飛，該機(jī)將作為翼龍-1的換代產(chǎn)品與渦槳?jiǎng)恿Φ囊睚?2形成高低搭配，提高成飛翼龍系列無(wú)人機(jī)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。（來(lái)源：鳳凰網(wǎng)）
展開 制造復(fù)合材料整體機(jī)身新工藝
西班牙工業(yè)集團(tuán) MTorres 為制造復(fù)合材料整體筒機(jī)身研發(fā)一種新工藝。不用典型芯模，不用金屬緊固件。
“控制環(huán)”代替工裝和長(zhǎng)桁
“控制環(huán)”首先被制造出來(lái)，包括地板和框架，或者機(jī)身蒙皮內(nèi)表面，如圖所示的環(huán)。這種由碳纖維復(fù)合材料制成的框架和環(huán)，被組合并粘接在一起，在用AFP設(shè)備纏繞機(jī)身表面時(shí)，替代和執(zhí)行與模具或芯棒相同的功能(見(jiàn)下面的步驟)。
環(huán)自動(dòng)鋪放
步驟1. 首先用AFP將纖維帶鋪放在金屬折疊式環(huán)形芯棒上，生成機(jī)身框架的環(huán)。當(dāng)芯棒在設(shè)備中旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)機(jī)器人一起工作，以減少鋪放時(shí)間。注意，環(huán)上有凹槽，當(dāng)機(jī)身纏繞時(shí)，可以作為長(zhǎng)桁。
灌注袋安裝
步驟2. 完成鋪放后，機(jī)器人將環(huán)移動(dòng)到裝袋區(qū)，在裝袋區(qū)完成灌注樹脂和固化。注意，每個(gè)環(huán)的底部平板,將作為機(jī)身客艙地板的支撐。
展開 綠色環(huán)保的航空航天復(fù)合材料發(fā)展逐步加快
01
來(lái)自波音公司飛機(jī)制造廠多余的復(fù)合材料廢料可以經(jīng)過(guò)回收后在汽車產(chǎn)品應(yīng)用，例如上圖中展示的裝在跑車車頭的部件。
為了大規(guī)模地測(cè)試這種復(fù)合材料回收方法，波音與ELG公司在位于華盛頓埃弗雷特的波音復(fù)合材料機(jī)翼中心共同開展了一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，主要做法是將復(fù)合材料廢料放入高溫熔爐中加熱，蒸發(fā)將碳纖維層粘合在一起的樹脂，將其清理干凈的碳纖維出售給生產(chǎn)電子產(chǎn)品和從事汽車制造等領(lǐng)域的公司。根據(jù)兩家公司發(fā)言人的說(shuō)法，在過(guò)去18個(gè)月的時(shí)間里，這兩家公司的合作一共回收了38萬(wàn)磅的碳纖維。
波音公司原本打算將這些材料運(yùn)往ELG公司位于英國(guó)工廠進(jìn)行再加工，但隨著回收再利用碳纖維的市場(chǎng)逐步發(fā)展，預(yù)計(jì)很快兩家公司將在美國(guó)興建一個(gè)全新的工廠。
02
碳纖維復(fù)合材料在波音787項(xiàng)目中獲得了廣泛的應(yīng)用，波音公司正努力尋找回收機(jī)身復(fù)合材料的方法。
兩家公司的合作面臨的下一個(gè)挑戰(zhàn)就是尋找一種方法，處理經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用需要更換的復(fù)合材料，例如在波音787等飛機(jī)達(dá)到退役年限時(shí)，需要將機(jī)體復(fù)合材料與機(jī)身的其他部分分離，拆除結(jié)構(gòu)再進(jìn)行循環(huán)使用。2018年初，波音公司曾經(jīng)參與了一項(xiàng)被稱為“世界上首次拆除飛機(jī)復(fù)合材料機(jī)身”的項(xiàng)目。
展開 央視曝光我軍直-20細(xì)節(jié) 機(jī)身大面積使用復(fù)合材料
央視曝光我軍直20細(xì)節(jié) 機(jī)身大面積使用復(fù)合材料。中國(guó)陸軍航空兵部隊(duì)想必大家并不陌生，它是以直升機(jī)為主要裝備的陸軍前沿性主戰(zhàn)兵種。在陸軍重大演習(xí)活動(dòng)和各種災(zāi)害救援現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常能見(jiàn)到他們的身影，陸軍第71集團(tuán)軍某陸航旅是陸軍航空兵部隊(duì)中最年輕的一支，組建僅一年多的時(shí)間。前不久，他們接收了自己的第一批直升機(jī)。這件事兒看似不大，卻有著特殊的意義。這意味著我國(guó)陸軍的航空兵旅已經(jīng)基本全部到位，“飛行陸軍”的建設(shè)將進(jìn)入新的階段。
此外，空中突擊旅這種新的作戰(zhàn)編成對(duì)于建設(shè)“飛行陸軍”也具有特殊的意義。空中突擊旅是通過(guò)整合步兵和直升機(jī)部隊(duì)改組而成的，他們和普通陸航部隊(duì)的區(qū)別在于：陸航旅是駕駛直升機(jī)完成的反坦克、空中偵查、火力支援和運(yùn)輸人員裝備等作戰(zhàn)任務(wù)，步兵和陸航分屬不同的部隊(duì)，作戰(zhàn)時(shí)根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)需要才臨時(shí)組合到一起。而空中突擊旅是直升機(jī)搭載步兵進(jìn)行立體作戰(zhàn)，在武裝直升機(jī)和地面火炮的支援下，進(jìn)攻敵方的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。空中突擊旅的編成里既有步兵營(yíng)，又有直升機(jī)營(yíng)。
近年來(lái)隨著相關(guān)照片的曝光這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展越來(lái)越受到關(guān)注，媒體紛紛猜測(cè)它即將正式和公眾見(jiàn)面，心急的軍迷甚至連名字都給它起好了，直-20。我們就先稱它為直-20。它采用的是并列式座艙布局，身材扁平，機(jī)身使用大量復(fù)合材料，重量更輕，但卻更加堅(jiān)固。它可以搭配武裝直升機(jī)執(zhí)行“蛙跳”式作戰(zhàn)，或者外掛輕型火炮、車輛等，為部隊(duì)提供作戰(zhàn)支援，也可以向陸路運(yùn)輸不便的地區(qū)提供空中補(bǔ)給支持。根據(jù)大小和載重我們可以推測(cè)，直-20大約能搭載13名全副武裝的士兵，艙門采用側(cè)艙門設(shè)計(jì)，使步兵在作戰(zhàn)時(shí)能更加快速地離開機(jī)艙，比從尾部艙門進(jìn)出快了三倍。直-20會(huì)用哪款發(fā)動(dòng)機(jī)是很多人最關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為會(huì)是在2016年珠海航展公開展示過(guò)的國(guó)產(chǎn)渦軸-10發(fā)動(dòng)機(jī)，它的功率可以達(dá)到1600千瓦，為直-20的高原使用和外掛能力提供保障。
展開 
金鐘罩護(hù)體的飛機(jī)到底怕不怕雷電？
除油箱位置外，機(jī)身孔洞也會(huì)成為雷電環(huán)境下的重要安全隱患。飛機(jī)上有很多線路連接到各類精密儀表盤上，當(dāng)雷電擊中孔洞暴露出的線路時(shí)，可以想象會(huì)發(fā)生什么。
正因?yàn)橛拖浜惋w機(jī)儀表盤故障，以及機(jī)身孔洞存在著巨大的安全隱患，因此現(xiàn)代油箱都已經(jīng)進(jìn)行過(guò)改善，所有飛機(jī)儀表盤線路都是接地的，且工程師們對(duì)飛機(jī)油箱的防雷擊測(cè)試以及機(jī)務(wù)人員對(duì)飛機(jī)外觀的檢查非常嚴(yán)格。那么機(jī)身本身不存在問(wèn)題的飛機(jī)，在遭遇雷擊時(shí)就是完全安全的嗎？答案是非常肯定的！
小知識(shí)
法拉第籠是一個(gè)由金屬或者良導(dǎo)體形成的籠子。由于金屬的靜電等勢(shì)性，可以有效屏蔽外電場(chǎng)的電磁干擾。法拉第屏罩無(wú)論被加上多高的電壓，內(nèi)部也不存在電場(chǎng)。而且由于金屬的導(dǎo)電性，即使籠子通過(guò)很大的電流，內(nèi)部的物體通過(guò)的電流也微乎其微。
很多飛機(jī)外殼主要材料為鋁，鋁具有良好的導(dǎo)電性能，如果雷電擊中飛機(jī)，整個(gè)機(jī)身鋁外殼將形成一個(gè)等勢(shì)體，類似于“法拉第籠”，電流能沿機(jī)體外表面鋁殼順利流過(guò)，雷擊在機(jī)體外表面形成的電子將散布到周圍空氣中，不會(huì)影響機(jī)內(nèi)儀器和乘客安全，這和雷雨天氣可以在汽車內(nèi)躲避是一樣的原理。
雷電襲擊后電流順暢流過(guò)機(jī)身鋁殼外表面
模擬雷電襲擊鋁材表面后鋁材完好無(wú)損
現(xiàn)代許多飛機(jī)機(jī)體外殼為復(fù)合材料，導(dǎo)電性能并不好，制造商在生產(chǎn)過(guò)程中給這些復(fù)合材料機(jī)身鍍上了一層金屬導(dǎo)電層，這層導(dǎo)電層與鋁制機(jī)體機(jī)理一樣，成為飛機(jī)的防雷擊外殼。總之，雷電擊中飛機(jī)時(shí)視覺(jué)效果和聽覺(jué)效果讓人毛骨悚然，但實(shí)際并不會(huì)給機(jī)內(nèi)人員帶來(lái)傷害的啦~
模擬雷電襲擊碳復(fù)合板材后板材燃燒
鍍導(dǎo)電金屬層的碳復(fù)合材料機(jī)身在模擬雷擊下完好無(wú)損
雖然飛機(jī)具備“防雷金鐘罩”，但最安全的辦法往往是防患于未然，因此，飛行員會(huì)通過(guò)機(jī)載雷暴預(yù)報(bào)系統(tǒng)和地面指引系統(tǒng)判斷前方天氣變化，讓飛機(jī)遠(yuǎn)離雷暴云帶。實(shí)在無(wú)法避免之時(shí)，也不用怕啦。“防雷金鐘罩”在身，剛啊！
展開 復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)外航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
圖1 龐巴迪里爾45XR商務(wù)飛機(jī)
圖2 哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)（右上角為失事現(xiàn)場(chǎng)圖片）
圖3 波音767
航空領(lǐng)域
固定翼飛機(jī)，直升機(jī)，特種飛行器
先進(jìn)復(fù)合材料用于加工主承力結(jié)構(gòu)和次承力結(jié)構(gòu)、其剛度和強(qiáng)度性能相當(dāng)或超過(guò)鋁合金的復(fù)合材料。目前被大量地應(yīng)用在飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)制造上和小型無(wú)人機(jī)整體結(jié)構(gòu)制造上。
飛機(jī)用復(fù)合材料經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，已經(jīng)從最初的非承力構(gòu)件發(fā)展到應(yīng)用于次承力和主承力構(gòu)件，可獲得減輕質(zhì)量（20-30）% 的顯著效果。目前已進(jìn)入成熟應(yīng)用期，對(duì)提高飛機(jī)技戰(zhàn)術(shù)水平、可靠性、耐久性和維護(hù)性已無(wú)可置疑，其設(shè)計(jì)、制造和使用經(jīng)驗(yàn)已日趨豐富。迄今為止戰(zhàn)斗機(jī)使用的復(fù)合材料占所用材料總量的30%左右，新一代戰(zhàn)斗機(jī)將達(dá)到40%；直升機(jī)和小型飛機(jī)復(fù)合材料用量將達(dá)到（70-80）%左右, 甚至出現(xiàn)全復(fù)合材料飛機(jī)。“科曼奇”直升機(jī)的機(jī)身有70% 是由復(fù)合材料制成的，但仍計(jì)劃通過(guò)減輕機(jī)身前下部質(zhì)量以及將復(fù)合材料擴(kuò)大到配件和軸承中，以使飛機(jī)再減輕15%的質(zhì)量。“阿帕奇”為了減輕質(zhì)量，將采用復(fù)合材料代替金屬機(jī)身。
近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)飛機(jī)上也較多的使用了復(fù)合材料。
展開 殲-20戰(zhàn)機(jī)使用多少比例的復(fù)合材料？
此次曝光中的殲20戰(zhàn)機(jī)，在包括機(jī)身，機(jī)翼，垂尾，進(jìn)氣口以及鴨翼部分都擁有明顯顏色不同的復(fù)合材料窗口。
有人可能會(huì)問(wèn)，殲-20使用多少比例的復(fù)合材料？
現(xiàn)代隱身戰(zhàn)機(jī)機(jī)身大量使用鈦合金等復(fù)合材料已經(jīng)不是秘密。新型復(fù)合材料質(zhì)量輕韌性高，對(duì)于提高現(xiàn)代隱身戰(zhàn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性和其他性能指標(biāo)至關(guān)重要。美國(guó)F22機(jī)身復(fù)合材料使用率達(dá)到了26%左右。為了提高機(jī)翼性能，其機(jī)翼復(fù)合材料使用率高達(dá)95%左右，大量復(fù)合材料使用在提高戰(zhàn)機(jī)性能的同時(shí)，也致使改型戰(zhàn)機(jī)造價(jià)長(zhǎng)期居高不下。
殲20作為一款性能最為先進(jìn)五代隱身戰(zhàn)機(jī)，大量使用復(fù)合材料是毋庸置疑的，但具體使用多大比例沒(méi)有具體數(shù)據(jù)。據(jù)有關(guān)專家透露，殲20復(fù)合材料使用比率達(dá)到了20%左右。有人問(wèn)為什么不使用更高比率的復(fù)合材料？其實(shí)這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，關(guān)乎復(fù)合材料制造，設(shè)計(jì)，制造等多個(gè)環(huán)節(jié)。所以戰(zhàn)機(jī)增加復(fù)合材料比例不是一件簡(jiǎn)單的事。
專家指出，復(fù)合材料應(yīng)用到戰(zhàn)機(jī)上，需要綜合考慮考慮復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能的可設(shè)計(jì)性和結(jié)構(gòu)成型與材料形成等。大家都說(shuō)F22是溫室的戰(zhàn)機(jī)，對(duì)環(huán)境保養(yǎng)等要求非常高，就連機(jī)身材料填縫都是白銀制成的。這款戰(zhàn)機(jī)除了殺雞儆猴在敘利亞進(jìn)行了反恐作戰(zhàn)實(shí)踐之外，至今也沒(méi)有經(jīng)過(guò)大的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。一種復(fù)合材料制造使用可能涉及設(shè)計(jì)師、應(yīng)力分析、材料和工藝、制造、質(zhì)量控制、后勤保障工程師（可靠性、維護(hù)性和生存性）和成本估算師等，所以這是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)。我國(guó)在高端復(fù)合材料設(shè)計(jì)制造方面總體上還處于追趕的上升階段。目前我們?cè)?em>復(fù)合材料方面與國(guó)際先進(jìn)水平還有差距。
所以殲20復(fù)合材料使用率能夠達(dá)到20%已經(jīng)是一個(gè)很不錯(cuò)的成就。
展開 殲-20使用了哪些復(fù)合材料？比例是多少？
此次曝光中的殲20戰(zhàn)機(jī)，在包括機(jī)身，機(jī)翼，垂尾，進(jìn)氣口以及鴨翼部分都擁有明顯顏色不同的復(fù)合材料窗口。
有人可能會(huì)問(wèn)，殲-20使用多少比例的復(fù)合材料？
現(xiàn)代隱身戰(zhàn)機(jī)機(jī)身大量使用鈦合金等復(fù)合材料已經(jīng)不是秘密。新型復(fù)合材料質(zhì)量輕韌性高，對(duì)于提高現(xiàn)代隱身戰(zhàn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性和其他性能指標(biāo)至關(guān)重要。美國(guó)F22機(jī)身復(fù)合材料使用率達(dá)到了26%左右。為了提高機(jī)翼性能，其機(jī)翼復(fù)合材料使用率高達(dá)95%左右，大量復(fù)合材料使用在提高戰(zhàn)機(jī)性能的同時(shí)，也致使改型戰(zhàn)機(jī)造價(jià)長(zhǎng)期居高不下。
殲20作為一款性能最為先進(jìn)五代隱身戰(zhàn)機(jī)，大量使用復(fù)合材料是毋庸置疑的，但具體使用多大比例沒(méi)有具體數(shù)據(jù)。據(jù)有關(guān)專家透露，殲20復(fù)合材料使用比率達(dá)到了20%左右。有人問(wèn)為什么不使用更高比率的復(fù)合材料？其實(shí)這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，關(guān)乎復(fù)合材料制造，設(shè)計(jì)，制造等多個(gè)環(huán)節(jié)。所以戰(zhàn)機(jī)增加復(fù)合材料比例不是一件簡(jiǎn)單的事。
專家指出，復(fù)合材料應(yīng)用到戰(zhàn)機(jī)上，需要綜合考慮考慮復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能的可設(shè)計(jì)性和結(jié)構(gòu)成型與材料形成等。大家都說(shuō)F22是溫室的戰(zhàn)機(jī)，對(duì)環(huán)境保養(yǎng)等要求非常高，就連機(jī)身材料填縫都是白銀制成的。這款戰(zhàn)機(jī)除了殺雞儆猴在敘利亞進(jìn)行了反恐作戰(zhàn)實(shí)踐之外，至今也沒(méi)有經(jīng)過(guò)大的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。一種復(fù)合材料制造使用可能涉及設(shè)計(jì)師、應(yīng)力分析、材料和工藝、制造、質(zhì)量控制、后勤保障工程師（可靠性、維護(hù)性和生存性）和成本估算師等，所以這是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)。我國(guó)在高端復(fù)合材料設(shè)計(jì)制造方面總體上還處于追趕的上升階段。目前我們?cè)?em>復(fù)合材料方面與國(guó)際先進(jìn)水平還有差距。
所以殲20復(fù)合材料使用率能夠達(dá)到20%已經(jīng)是一個(gè)很不錯(cuò)的成就。
展開 美國(guó)這樣打造高仿殲20隱身靶機(jī)，單價(jià)才500萬(wàn)美元，值得學(xué)習(xí)
近日Sierra公司公布了一張有趣的照片，顯示制造中的5GAT原型機(jī)：
內(nèi)部結(jié)構(gòu)形似塑膠拼裝模型，徹底拋棄了傳統(tǒng)飛機(jī)的全金屬半硬殼結(jié)構(gòu)，改用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFPR）制造了整體硬殼結(jié)構(gòu)。該機(jī)前機(jī)身內(nèi)只有三張整體壁板，機(jī)身中部有兩個(gè)復(fù)合材料整體成形的S形進(jìn)氣道和加強(qiáng)橫梁，機(jī)翼內(nèi)部也只有寥寥幾根加強(qiáng)翼梁和翼肋并采用了整體復(fù)合材料機(jī)翼蒙皮。
5GAT結(jié)構(gòu)如此簡(jiǎn)單的原因是為了盡量降低制造成本，作為一種消耗性靶機(jī)，該機(jī)需要盡量降低制造成本，具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面：
首先5GAT在設(shè)計(jì)上采用無(wú)尾三角翼布局，通過(guò)取消平尾來(lái)降低操縱翼面和致動(dòng)器的數(shù)量，該機(jī)在尺寸上接近QF-16，起飛重量5.4噸，安裝兩臺(tái)二手J85加力渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
其次5GAT 95%的結(jié)構(gòu)采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造，通過(guò)一體成形工藝來(lái)大幅降低零件數(shù)量和制造成本，該機(jī)簡(jiǎn)單的硬殼加強(qiáng)結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)全金屬半硬殼結(jié)構(gòu)中復(fù)雜的機(jī)身隔框、縱梁、翼梁、翼肋、蒙皮設(shè)計(jì)，大幅降低制造和組裝所消耗的人力成本，要知道現(xiàn)代飛機(jī)的組裝還無(wú)法擺脫人工作業(yè)，因此飛機(jī)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，零件數(shù)量越多，機(jī)身制造和組裝成本就越高昂。
美國(guó)洛克希德公司在測(cè)試項(xiàng)目中曾經(jīng)為一架Do-328制造了一個(gè)全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)機(jī)身和尾翼，結(jié)果統(tǒng)計(jì)下來(lái)發(fā)現(xiàn)原金屬機(jī)身和尾翼有超過(guò)3000個(gè)零件，而復(fù)合材料機(jī)身和尾翼的零件數(shù)量只有300個(gè)。
這樣綜合測(cè)算下來(lái)后，形似拼裝模型的5GAT靶機(jī)成本僅為550萬(wàn)美元，大幅低于QF-16靶機(jī)，要知道后者不算機(jī)身成本，光改裝費(fèi)用就高達(dá)1000萬(wàn)美元。
作者：阿姆斯壯，來(lái)源：軍武報(bào)道
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近日Sierra公司公布了一張有趣的照片，顯示制造中的5GAT原型機(jī)：
內(nèi)部結(jié)構(gòu)形似塑膠拼裝模型，徹底拋棄了傳統(tǒng)飛機(jī)的全金屬半硬殼結(jié)構(gòu)，改用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFPR）制造了整體硬殼結(jié)構(gòu)。該機(jī)前機(jī)身內(nèi)只有三張整體壁板，機(jī)身中部有兩個(gè)復(fù)合材料整體成形的S形進(jìn)氣道和加強(qiáng)橫梁，機(jī)翼內(nèi)部也只有寥寥幾根加強(qiáng)翼梁和翼肋并采用了整體復(fù)合材料機(jī)翼蒙皮。
5GAT結(jié)構(gòu)如此簡(jiǎn)單的原因是為了盡量降低制造成本，作為一種消耗性靶機(jī)，該機(jī)需要盡量降低制造成本，具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面：
首先5GAT在設(shè)計(jì)上采用無(wú)尾三角翼布局，通過(guò)取消平尾來(lái)降低操縱翼面和致動(dòng)器的數(shù)量，該機(jī)在尺寸上接近QF-16，起飛重量5.4噸，安裝兩臺(tái)二手J85加力渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
其次5GAT 95%的結(jié)構(gòu)采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造，通過(guò)一體成形工藝來(lái)大幅降低零件數(shù)量和制造成本，該機(jī)簡(jiǎn)單的硬殼加強(qiáng)結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)全金屬半硬殼結(jié)構(gòu)中復(fù)雜的機(jī)身隔框、縱梁、翼梁、翼肋、蒙皮設(shè)計(jì)，大幅降低制造和組裝所消耗的人力成本，要知道現(xiàn)代飛機(jī)的組裝還無(wú)法擺脫人工作業(yè)，因此飛機(jī)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，零件數(shù)量越多，機(jī)身制造和組裝成本就越高昂。
美國(guó)洛克希德公司在測(cè)試項(xiàng)目中曾經(jīng)為一架Do-328制造了一個(gè)全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)機(jī)身和尾翼，結(jié)果統(tǒng)計(jì)下來(lái)發(fā)現(xiàn)原金屬機(jī)身和尾翼有超過(guò)3000個(gè)零件，而復(fù)合材料機(jī)身和尾翼的零件數(shù)量只有300個(gè)。
這樣綜合測(cè)算下來(lái)后，形似拼裝模型的5GAT靶機(jī)成本僅為550萬(wàn)美元，大幅低于QF-16靶機(jī)，要知道后者不算機(jī)身成本，光改裝費(fèi)用就高達(dá)1000萬(wàn)美元。
作者：阿姆斯壯，來(lái)源：軍武報(bào)道
展開 復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)外航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
“科曼奇”直升機(jī)的機(jī)身有70% 是由復(fù)合材料制成的，但仍計(jì)劃通過(guò)減輕機(jī)身前下部質(zhì)量以及將復(fù)合材料擴(kuò)大到配件和軸承中，以使飛機(jī)再減輕15%的質(zhì)量。“阿帕奇”為了減輕質(zhì)量，將采用復(fù)合材料代替金屬機(jī)身。
近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)飛機(jī)上也較多的使用了復(fù)合材料。例如由國(guó)內(nèi)3家科研單位合作開發(fā)研制的某殲擊機(jī)復(fù)合材料垂尾壁板，比原鋁合金結(jié)構(gòu)輕21kg，減重30%。北京航空制造工程研究所研制并生產(chǎn)的QY8911/HT3。雙馬來(lái)酰亞胺單向碳纖維預(yù)浸料及其復(fù)合材料已用于飛機(jī)前機(jī)身段、垂直尾翼安定面、機(jī)翼、阻力板、整流壁板等構(gòu)件。由北京航空材料研究院研制的PEEK/AS4C熱塑性樹脂單向碳纖維預(yù)浸料及其復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗斷裂韌性、耐水性、抗老化性、阻燃性和抗疲勞性能，適合制造飛機(jī)主承力構(gòu)件，可在120℃下長(zhǎng)期工作，已用于飛機(jī)起落架艙護(hù)板前蒙皮。
據(jù)波音公司估算,噴氣客機(jī)質(zhì)量每減輕1kg,飛機(jī)在整個(gè)使用期限內(nèi)即可節(jié)省2200美元。
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高性能熱塑性復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)短艙上的應(yīng)用
樹脂基復(fù)合材料以其輕質(zhì)高強(qiáng)、抗疲勞、耐腐蝕等一系列性能優(yōu)勢(shì)，逐漸發(fā)展成為航空結(jié)構(gòu)不可或缺的材料體系。按照基體樹脂的種類，可以將樹脂基復(fù)合材料分為熱固性和熱塑性兩大類。由于熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料制備及成型加工困難大，限制了其在飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。以往針對(duì)熱固性復(fù)合材料的研究較多，應(yīng)用也較為成熟。然而熱固性復(fù)合材料的韌性不足，受低速?zèng)_擊載荷存在敏感的分層問(wèn)題，限制了其在航空結(jié)構(gòu)上的進(jìn)一步應(yīng)用。
熱塑性樹脂由于本身的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)賦予其高韌性，使其復(fù)合材料相對(duì)傳統(tǒng)的熱固性復(fù)合材料具有更為優(yōu)異的性能，以及廣闊的應(yīng)用前景。除性能要求外，國(guó)內(nèi)外對(duì)于航空業(yè)的環(huán)保性提出了更高的要求，歐盟據(jù)此提出了針對(duì)性的大型科研計(jì)劃——“清潔天空（Clean Sky）”計(jì)劃，目的在于通過(guò)降低能耗和噪聲污染，減小航空運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響。由于熱塑性復(fù)合材料的成型過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此具有可回收再利用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在提升性能的同時(shí)，對(duì)環(huán)境友好。同時(shí)，其預(yù)浸料可在常溫下無(wú)限期儲(chǔ)存，成型效率高，能夠有效降低制造成本。
由
于
以上優(yōu)勢(shì)，熱塑性復(fù)合材料已在大型民航飛機(jī)、直升機(jī)等航空領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。如空客 A350 飛機(jī)機(jī)身卡箍采用 TenCate 公司的碳纖維織物增強(qiáng) PPS熱塑性復(fù)合材料制造，如圖 1 所示；空客 H–160 直升機(jī)采用碳纖維增強(qiáng) PEEK 熱塑性復(fù)合材料代替原鈦合金材料制造旋翼槳轂中央件，在降低制造成本、減輕重量的同時(shí)，提高了結(jié)構(gòu)損傷容限及可維護(hù)性，標(biāo)志著熱塑性復(fù)合材料在直升機(jī)主承力結(jié)構(gòu)上的成功應(yīng)用，如圖 2所示。
展開 案例分享 | MSC Apex先進(jìn)的設(shè)計(jì)權(quán)衡FEA能力助力 eVTOL 飛行器
MSC Apex的幾何變換工具可以應(yīng)用于雙曲面全復(fù)合材料機(jī)身部分，允許“實(shí)時(shí)”設(shè)計(jì)變更，所有單元和連接保持完整，幾乎不需要返工。
完成的設(shè)計(jì)變更基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果，大大減少了花費(fèi)的時(shí)間和工具使用的數(shù)量。
大飛機(jī) CR929 又有新進(jìn)展，2025 年前后首飛
圖丨CR929展示樣機(jī)客艙（來(lái)源：中國(guó)商飛）此次下線的復(fù)材機(jī)身筒段長(zhǎng)約 15 米，直徑約 6 米，環(huán)向壁板分為四塊，由縱縫拼接而成，單塊最大壁板長(zhǎng)約 15 米，弧長(zhǎng)約 6 米，最大框弧長(zhǎng)約 6 米。機(jī)身段結(jié)構(gòu)由壁板、框、長(zhǎng)桁、客貨艙門框、旅客觀察窗、客貨艙地板等組成，壁板、框等零件尺寸大、整體化程度高。
圖丨CR929前機(jī)身復(fù)材全尺寸筒段（來(lái)源：中國(guó)商飛）CR929 項(xiàng)目總經(jīng)理郭博智指出，這是中國(guó)首次采用全復(fù)合材料設(shè)計(jì)理念開展的寬體機(jī)身大部段研制工作，在集成壁板等零部件研制關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)踐了大部件運(yùn)輸、裝配及過(guò)程處置等技術(shù)，進(jìn)一步提升了復(fù)合材料機(jī)身研制技術(shù)成熟度。重新審視俄羅斯航空工業(yè)除了飛機(jī)本身，中俄兩國(guó)此番在 CR929 項(xiàng)目上的合作也再一次將貌似“沉寂”的俄羅斯航空工業(yè)拉回到人們的視野內(nèi)，也使得大眾開始重新審視繼承了超級(jí)大國(guó)衣缽的俄羅斯的科技實(shí)力。
丨An-225彰顯了前蘇聯(lián)航空工業(yè)的實(shí)力（來(lái)源：Wikipedia）在冷戰(zhàn)時(shí)期，前蘇聯(lián)的航空工業(yè)與美國(guó)并駕齊驅(qū)，20 世紀(jì) 60-80 年代的巔峰時(shí)期科研生產(chǎn)機(jī)構(gòu) 300 多家、從業(yè)人員達(dá) 70 萬(wàn)。在蘇聯(lián)解體之后，俄羅斯的航空工業(yè)因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)鏈的斷缺和人才的流失遭受沉重打擊。2006 年起俄羅斯對(duì)航空工業(yè)掀起了大規(guī)模整合，分別于 2006 和 2007 年成立俄羅斯聯(lián)合航空制造集團(tuán)（UAC）和俄羅斯技術(shù)集團(tuán)（Rostec），目的是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈，強(qiáng)化國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。其中，聯(lián)合航空制造集團(tuán)整合了蘇霍伊、米格、圖波列夫等 9 個(gè)設(shè)計(jì)局或聯(lián)合體，以及阿穆爾共青城、伊爾庫(kù)特等 7 家生產(chǎn)企業(yè)。俄羅斯技術(shù)集團(tuán)匯集了新成立的俄羅斯直升機(jī)公司、聯(lián)合航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)公司、雷達(dá)電子技術(shù)集團(tuán)公司和航空設(shè)備集團(tuán)公司等 4 家大型集團(tuán)公司。
展開 論文分享 samcef復(fù)合材料優(yōu)化 線性與非線性有限元分析
論文分享 samcef復(fù)合材料優(yōu)化 線性與非線性有限元分析
論文題目：EXPLOITING SEMIANALYTICAL SENSITIVITIES FROM LINEAR AND NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSES FOR COMPOSITE PANEL OPTIMIZATION
論文介紹了基于samcef的飛機(jī)機(jī)身復(fù)合材料層壓板的高級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。文章的主要內(nèi)容如下：
This paper presents a solution procedure developed in the SAMCEF ˉnite element code for the advanced optimal design of sti?ened composite panels of an aircraft fuselage. The BOSS Quattro, a task manager and optimization toolbox, is used for deˉning and running the optimization problem. The objective function to be minimized is the weight, and the restrictions depend on structural stability requirements, such as buckling and collapse. The design variables are the panel and stringer thicknesses of the conventional proportions (i.e. 0_; 90_ and _45_) in a homogenized laminate.
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