航空复合材料制造技术及发展趋势探讨

航空复合材料制造技术及发展趋势探讨

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司客户服务部黑龙江哈尔滨150066

摘要:如今,随着民用飞机和军用飞机需要的增加,航空航天的产品开始在直升机的制造中发挥越来越重要的作用。航空产品既是航空航天飞行过程中的安全保障,又是航空快速发展的基础,在航空材料的发展过程中,各种技术的研制和应用,已经成了直升机的发展的重要组成部分。本文论述了航空材料制造技术的概述,并分析了航空材料制造技术在直升机的应用。

关键词:航空;应用与发展;复合材料;制造技术

航天科技的不断发展促使飞行器不断朝着高空化、高速化、智能化以及低成本化的方向发展,作为航空航天四大材料之一的航空复合材料,其制造技术以及材料性能也在不断发展与突破。因此,各种材料在飞机制造中的应用已经区域完善,并且解决了飞机在使用国策还能够中的诸多问题,但是飞机的发展依然面临着很大的挑战,因此提升飞机航空材料的制造技术,成了保证飞机制造的一个重要步骤。

1航空材料制造技术的概述

随着计算机技术的发展和精益的生产理念的诞生,飞机的制造技术处在不断地变化和改进之中,传统的飞机制造材料开始不断革新,出现新的高质量的适于飞机发展的各种材料,而在制造材料的过程中出现的各种技术,也大大加快了工艺的速度和飞机的协调性,保证飞机材料制造的速度和质量。传统的材料制造已经被逐渐淘汰,新的材料,新的加工,新的流水线,新的成形技术开始不断创新与更新。飞机制造技术新型整体框架已经成型,意味着飞机材料制造将会在直升机中发挥更大的作用。

2航空材料制造技术在直升机的应用

2.1树脂基复合材料构件关键制造技术

树脂基符合材料是一种新型的材料,他的可设计性比较强,材料的密度较低,强度很高,可使用较长时间,可塑性比较高,可以设计成各种各样的材料,制造的工艺也比较好,适用于各种构件的制造。在很多飞机中的含量都比较高。在发动机的冷却过程中,它经常使用于冷端部件的风扇的叶片和螺旋桨的制造中,这种材料的制造也逐渐趋向自动化和高科技化。比如采用了自动的下料装备,计算机控制管,数控高压设备和自动化扫描设备,自动检测装备,生产的自动化解放了人力,同时也加快了生产的速度。另外在结构上,结构胶结固化技术已经得到了大型化的生产,整体的结构成型取得了突破性进展。材料的缠绕和铺带技术的研究也在很多飞机型号上得到了验证。飞机的大型生产由此得到了进步。

2.2超高温复合材料构件关键制造技术

由于飞机在制动的过程中,产生的热量很高,为了减少高温对飞机材料和飞机零构件的损伤,保证飞机可以正常的运转,超高温材料开始广泛地应用到飞机的构建制造中。将这些高温复合材料了用于低压涡轮风扇轴会等发动机的不为,可以将结构的工作温度提升到1200度到1600度。碳纤维的使用使得各种产品的可用温度得以上升,提高了碳纤维的抗氧化性能和与铁和钛的结合技术,使得飞机的机体致密化和韧性的提高。另外它在瓦片的应用效果也很显著,飞机的刹车盘,导弹的外壳的基部还有发动机的热片的探索也取得进展。由于抗高温技术的开发一般比较难,因此在制造与使用的过程中尤其要注意产品的性能与质量的配平。对于飞机来说材料越轻越好,而对于发动机来说,材料越抗高温越好。而这种技术的开发可以提高抗高温的能力。这种技术在飞机上的使用更加便捷与快速,发动机可以适应的温度越来越高,将会使得飞机的速度更快,即使在高速行驶时,也可以保证材料的正常使用,减少了各种危机的出现,飞机在行驶过程中也更加的安全。

2.3整体叶盘制造技术

整体叶盘在使用时往往会出现各种摩擦的问题,出现火花引起不安全因素。在第四代战斗机的制造中,叶盘的发动机上使用了风扇和压力机的整体叶盘结构,减轻了飞机的重量,制造过程中选用了电子束焊接和线性的焊接的方法,制造出的整体的涡轮盘也可以采用钛合金和静压法使得成为整体,在轮缘会上使用的新的材料也使得摩擦减少,保证了安全。另外整体叶盘的制造技术将叶片固定在承力环上,提高了稳定性和抗压性。许多的也还得植草材料都是钛基符合材料,它的使用,使得整体可以协调一致的工作,提高了工程的效率。

3运用先进的自动化连接技术

飞机结构所承载荷通过连接部位传递,形成连接处应力集中。现代飞机的制造中大量地采用了先进的自动化连接技术,提高了飞机的使用寿命和安全可靠性。

3.1应用自动化焊接技术

随着飞机、发动机对减重、提高性能的需要,先进连接技术将起着越来越重要的作用。新材料、新结构、新工艺的有机结合,使得焊接技术成为了航空制造领域的主导技术之一,它的进步与发展不仅能减轻飞机、发动机的重量,而且还为其计新构思提供技术支持,促进飞机、发动机性能的提高。焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过50%,焊接的工作量已占发动机制造总工时的10%左右。在飞机结构中,焊接技术的应用几乎遍及全机,除了将点焊用于蒙皮、组合梁、框、长桁等量零件的高强铝合金构件焊接外,还广泛采用了焊接新技术,如电子束焊、穿透焊、双弧焊、高频感应组装钎焊等,焊接件达到数千件。采用由计算机控制的焊接设备和检测设备,可以改变工艺可变性控制,提高焊接速度和焊接质量,降低焊接机构的成本。

3.2应用自动化钻铆技术

随着现代飞机的安全使用寿命要求日益增长,手工铆接难以保证寿命要求,必须采用自动钻铆装配设备实现稳定的高质量的连接。发达国家如美国、俄罗斯、法国、德国等国家发展的系列化钻铆机,有中小型钻铆机、大型自动钻铆机、安装特种紧固件的钻铆机和微型自动钻铆机等。自动钻铆机与托架系统相配套,能提高效率。对尺寸较大、复杂的结构,尤其是双曲度的飞机机身和机翼壁板进行自动钻铆,配备全自动托架系统以实现工件的自动定位和调平,而对于外形较平直的中小结构的壁板大多配置手动、半自动托架系统。

3.3应用自动化装配技术

发达国家的飞机连接装配已由单台数控自动钻铆机的配置向由多台数控自动钻铆机、托架系统配置或由自动钻铆设备和带视觉系统的机器人、大型龙门机器人、专用柔性工艺装备及坐标测量机等多种设备、不同配置组成的的柔胜自动装配系统发展。柔性自动钻铆、装配系统使生产效率大大提高,费用降低,废品率降低。

参考文献

[1]刘民,高明.航空复合材料学科进展分析[J].中国科学技术,2014(3).

[2]庞孝吾,孙丽转.浅谈航空复合材料制造中的应用[J].科技与企业,2012(13).

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