珠海航展上的A350XWB客机涂装有何特点?

作者:朱磊来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-11-16

珠海航展上的A350XWB客机的复合材料的使用量则达到50%以上,其机身涂装即是放大版的复合材料织构。

  在刚刚结束的珠海航展上,各种新机型令观众目不暇接,大饱眼福。除了歼20、运20等国产军机外,在民航领域,欧洲空客公司的A350XWB客机无疑是最大的亮点之一。该客机为目前世界上最先进的远程宽体客机,装配两台罗罗公司的遄达XWB涡扇发动机。A350系列客机的机翼及机身大量使用了先进的碳纤维复合材料,而珠海航展上的A350XWB客机的复合材料的使用量则达到50%以上,其机身涂装即是放大版的复合材料织构。A350XWB为何如此高调地突出自己对碳纤维复合材料的运用呢?这与该材料的优异性能有莫大关系。

1.-A350XWB

A350XWB客机

什么是碳纤维复合材料?

  所谓复合材料,简单说就是为改善材料的性能,或为使材料达到光、电、热等特殊物理性能,将两种或两种以上不同材料通过专门的成型工艺复合得到的一种新材料体系。目前,在世界航空航天领域中,制造飞行器部件最广泛采用的复合材料是碳纤维树脂基复合材料,顾名思义,该材料由碳纤维和树脂基体复合而成。

2.-典型的碳纤维树脂基复合材料结构

典型的碳纤维树脂基复合材料结构

  碳纤维是近几十年兴起的一种连续细丝材料,其直径为6~8微米,仅是发丝直径的十分之一。一般通过复杂的碳化工艺可将纤维中的氢元素和氧元素去除,使其变成一种含碳量达90%以上的近似纯碳材料,从而大幅减轻材料质量。此外,碳化后的材料轴向拉伸强度也得到很大提升,且化学性能更加稳定。树脂则是生活中常见材料,眼镜上常用的光学树脂镜片便是一例。不过,和镜片相比,飞行器上所用树脂的性能要优异得多,其具有良好的机械性能和耐热性能,主要作用是保护纤维、维护尺寸稳定性。

为何选择复合材料?

  碳纤维复合材料的最大优势在于其可实现外形制造的高度完整性一次成型,既避免了传统金属材料在加工过程中的切削浪费,又能够使机身整体筒形带筋壁板和机翼整体带筋壁板在一个加工周期内成型,大大减少了铆钉、螺栓等紧固件的使用。再者,碳纤维复合材料密度低强度高,其密度仅为1.6g/cm3,约为铝合金的60%。因此若用碳纤维复合材料代替飞行器上常用的铝合金,将会减重20%~25%。这对锱铢必较的飞行器而言至关重要,因为结构重量的减轻往往带来机动性能的提高。

  除了以上两点,碳纤维复合材料还有寿命长、可靠性高、隐身性好等优点。

3.-采用复合材料制造的某直升机尾翼

采用复合材料制造的某直升机尾翼

  值得一提的是,A350XWB客机是中国参与过的技术含量最高的国外飞机研制项目,其在立项阶段就将中国纳入了研制参与国的名单。A350XWB上5%的部件由中国进行设计并制造,主要包括方向舵、升降舵、19段维护舱门及机腹整流罩等,而这一系列相关碳纤维复合材料的制作全来自中国国有公司。这种深层次的技术交流必将给我国的大飞机研制工作带来很多有益的经验。

 

参考文献:

1. 唐见茂. 航空航天复合材料发展现状及前景[J]. 航天器环境工程, 2013, 30(4): 352-359.

2. 唐见茂. 碳纤维树脂基复合材料发展现状及前景展望[J]. 航天器环境工程, 2010, 27(3): 269-280.

3. 矫桂琼, 贾普荣. 复合材料力学[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2008.

4. 刘亚威. 民机的黑白材料之争[J]. 大飞机, 2014, 1: 92-94.

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