韧性碳纤维复合材料如何应用于大飞机中

    碳纤维复合材料自身轻质高强、比模量高、耐腐蚀、耐疲劳、尺寸稳定性好等优秀特性,让它被广泛应用于飞机制造行业。尤其是近些年来,在大型客机如B787上的用量已达到结构总量的一半,同时随着碳纤维技术的发展与性能的提升,增韧改性基体树脂技术也在日趋完善,韧性碳纤维复合材料在大飞机方面的应用也在逐步增加。 

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    众所周知飞机的自身结构和运行环境较都较为复杂,作为韧性碳纤维复合材料,应用于大飞机中还需解决一些技术难题,下面为大家盘点这些急需解决的难题,以及解决方案都是什么。 

    1、提高抗碳纤维复合材料的抗冲击强度,需采用高强度、大伸长碳纤维。例如,T700S断后延长高达2.1%,上浆剂中可含有热塑性塑料微粒,提高其韧性。

    2、提高冲击损伤后的抗压缩强度(CAI),需采用高强度、大伸长碳纤维与韧性环氧树脂复合。控制碳纤维石墨微晶尺寸,也可提高抗压缩强度。同时,研究韧性耐热的热可塑性树脂,作为新一代韧性基体树脂。

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    3、设计允许应变达到0.6%,可用冲击后抗压缩强度(CAI)来评价。这就需用高强度、大伸长碳纤维与韧性基体树脂来复合。例如T800H/3900-2或IMT/8551-7的韧性预浸料,可达到上述指标。而T300CFRP的设计允许应变仅为0.3%—0.4%,满足不了设计要求。

    4、采用整体成型的先进复合技术来制造大型构件,如体翼一次成型技术。这不仅提高整体复合件的性能,而且可大幅度减少零件数目和紧固件数目,有利于降低生产成本。提高抗层间剪切强度(ILSS),改善两相界面粘接强度,有效传递载荷。同时,采用三维编织物和RTM成型技术,也可有效提高ILSS和防止层间剥落现象。

    5、提高碳纤维复合材料的耐热性,以适应超音速飞行。除提高基体树脂的耐热性外,也应关注碳纤维表面上浆剂的湿热性能。吸湿会降底碳纤维复合材料的性能,同时损伤的检测和大面积无损探伤是安全飞行的保证,需采用多种灵敏传感器和检测器监控飞机的各项质量指标,做到万无一失和安全飞行。

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  碳纤维在大飞机方面的应用技术研究虽然还局限于一些科研单位,但是以挪恩复材为代表的一批民营企业也在积极探索碳纤维航天飞机领域应用,挪恩复材就曾为国内某航天科研单位研发和定制碳纤维部件,相信随着科学的不断进步与自身的不断努力,国内碳纤维在航空飞机方面应用必将越来越成熟。

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