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俄加快发展机用复合材料别墅Dc插座汽车维修婚礼请柬咖啡Frc

发布时间:2024-01-09 17:34:32 阅读: 来源:灯笼厂家

俄加快发展机用复合材料

俄罗斯飞机用复合材料加快发展。纤维复合材料特别是碳纤维有机复合材料,在现代飞机上获得了广泛应用。与西方比较俄罗斯这种材料,研究及应用时间稍晚一些,上世纪70年代才着手研究。当时前苏联国家石墨结构材料研究所、全苏聚合物纤维研究所,以及今日的全俄航空材料研究院,生产出拉伸强度2500~3000MPa、拉伸模量250GPa的高强度碳纤维,以及模量400~600GPa的高模量碳纤维。后来又研究出4000~5000MPa的中模量碳纤维。总体上看俄罗斯的碳纤维产品,性能水平不如美日水平高。从高强度纤维产品来看,俄罗斯的YKH、BMH比目前通用的,T300大约低1000Mpa。俄罗斯高模量纤维400~600GPa,与日本M40J、M60J相近。在中模碳纤维方面与美国的,T800H及T1000G有一定差距,在模量相同的条件之下,后者的强度高出500~1000MPa。不过在有机纤维芳纶方面,俄罗斯远远超过了西方,其强度超过1000~2000Mpa;用有机纤维增强的复合材料,强度达到2100~2800MPa,超过了碳纤维增强环氧复合材料;而芳纶纤维增强复合材料,除用作承力结构也用于内装饰件。而西方有的公司鉴于芳纶纤维强度低,已不再将其用于承力结构,而只用于内装饰件。

全俄航空材料研究院、航空工艺研究院,以及奥布林斯克研究及生产企业,与俄罗斯航空工业自行车设计局,开发了碳纤维增强复合材料生产及产品制造技术。1976年巴拉科沃纤维联合股份公司,开始了碳纤维复合材料的批生产。此后全俄航空材料研究所,开发了20余种力学性能、工艺性能,和工作范粉碎机围不同的结构,用碳纤维复合材料。近年该研究院对碳纤维复合材料,进行了性能的很大改进,最多的改进效果达2倍。拉伸强度提高200MPa、压缩强度150MPa,剪切及疲劳强度达500MPa,弹性模量达到200GPa,工作温度可达到400℃。与此同时全俄航空材料研究院,还与俄罗斯科学院及航空工业的,一些主要设计局研究解决了,碳纤维复合材料及其制品生产中的,各种基础理论、应用、工艺及管理方面的问题,同时解决了用这些材料来设计、试验,及在零件上应用方面的问题。全俄航空材料研究院与中央空气动力研究院,及航空航天工业的主要设计局,共同努力积累了用碳纤维复合材料设计、制造,及应用方面的经验。在俄罗斯一些飞机制造企业,建立了碳纤维复合材料生产车间,有乌里扬诺夫航空生产联合企业、沃尤涅茨飞机制造联合股份公司、鲁克霍维茨机械制造厂、库默塔阿申涅耶夫航空生产协会,以及奥布林斯克研究及生产企业。

这些生产单位都配备了专用的生产设备。例如预浸带及中国出口企业大幅提高报价织物预浸装置、壁板,及大尺寸结构的自动铺带设备、可在15个大气压及300℃进行固化的大尺寸热压罐、纤维广告气球缠绕机、拉挤机以及超声无损检测设备。这些设备都属现代化的设备。碳纤维复合材料在俄罗斯飞机上,应用过程与西方基本相似,首先在安-24、安-22、雅克40,和伊尔-86等飞机上用于一些,次要结构件以考验其性能,得到的数据表明碳纤维复合材料,有良好的可靠性及减重效果。于是逐渐扩大应用到,新一代飞机上如米格-29上,用量占飞机结构重量的7%;用于垂尾、减速板等次要结构,用量已超过F-16飞机。起飞重量超过美国C-5A的安-124远程运输机,是成功应用复合材料的另一例子,全机用了5500kg复合材料,1500m2机体表面采用了复合材料,单此一项可减重1800kg。其他如安-72、安-225、图-160,雅克-42固定机翼干线飞机;苏-29和苏-31体育飞机;米-28、卡-32直升机以及Д-36、Д-18、ПС-90涡轮发动机,都用了大量复合材料。正开发的新一代机复合材料用量更大,值得一提的有雅克-141,其复合材料用量达到26%,用于机翼、尾翼及部分机身。与AV-8B的水平大致相当。

根据俄罗斯新近出版的资料分析,S-37复合材料的用量占结构重量的21%,由于它是前掠翼战斗机,机翼90%采用了复合材料,实现了气动弹性剪裁,即当机翼前缘在升力作用下向上弯曲时,通过复合材料铺层控制可使前缘向下扭转。在这种情况下如果采用金7.4.1 尺寸偏差和外观质量检验的样品用随机抽样法从堆场中抽取属机翼,则有可能产生结构上的破坏。此项技术在80年代中期的X-29,及90年代的苏霍伊验证机上得到验证。在1.42战斗机上复合材料用量,在原型机上占16%、在生产型上占30%。另一个引人注目的是:卡-50武装直升机上的复合材料的应用。卡-50是前苏联根据阿富汗战场的经验,研制用来代替米-24的机种,要求机体90%部位能抗12.7mm机枪的射击,它的主承力机身结构及旋翼都用了碳纤维复合材料,卡-50的装甲座舱安装在复合材料盒形梁上,梁是一个主承力构件,由5层复合材料制成,蜂系由中通、韵达、圆通、申通、顺丰等公司组建的投资平台外层为10mm厚的碳/环氧,内外2层为20mm的芳纶/环氧,2者之间的一层为15mm的Nomex蜂窝/环氧,整个厚度达75mm。据报道卡-50可以抗12.7mm机枪及23mm航炮的射击。在西方武装直升机上,复合材料用量也不少,但像卡-50那样在机身上,用如此多复合材料还不多见。复合材料在卡-50的结构重量中,占3%~5%,而西方直升机上的防弹标准,只是针对7.62mm机枪设计的。

由于复合材料特别是碳纤维复合材料,在俄罗斯机种上的使用,减少了50%的构件数,取消了部分钻铆工序,减少12%~15%的劳动量,生产周期缩短20%~50%。复合材料引入飞机的直接效果自然是减重,减重的大小又取决于复合材料的力学性能,及其在结构重量中所占的百分比,这个百分比在俄罗斯飞机上,已达到30%左右、不久可能达到40%。如果按体积计60%将可能是复合材料;机体表面的80%是复合材料。复合材料在飞机结构重量比中占多少为宜?这主要取决于使用的可行性即经济性。这里有一个最低的即临界的极限,此极限取决于飞机的类型,及其所承担的任务——因其伸缩范围大。例如对机体来说这个极限,下限为20%~25%。超过临界极限就可产生减重的连锁效应:表现为飞机起飞重量减少,从而降低发动机功率,导致发动机重量的减少,从而降低油耗及绿植燃油重量。这样一来降低了起落架的载荷,从而降低其构件重量。而发动机、起落架、燃油箱重量的降低,又会改善气动阻力系数,进一步降低油耗,使飞机结构重量进一步降低。连锁效应的结果最后使飞机,起飞重量进一步再降低。像米格-29这样的飞机,使用的复合材料强度只有1000MPa,减重效果不大,材料强度1500MPa才开始有减重的连锁效应(伊尔)。

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