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特種高性能玻璃纖維在航空航天中的具體應用

發布日期:2020-12-16 10:00:00 作者:admin1 點擊:2460

(1)主承力結構件。旋翼槳葉作為直升機的主要振源之一,主要承受高周地應力疲勞,為此旋翼槳葉的設計既要考慮動力學設計,又要考慮槳葉的疲勞細節設計。

復合材料旋翼槳葉主要由槳葉大梁、槳葉蒙皮、后緣條、槳葉內腔填充泡沫或蜂窩及前緣防蝕包片等組成。對于槳葉大梁,它是槳葉的主承力件,通常采用0°鋪成或纏繞方式組成。由于承受了大部分離心力和彎矩,它是槳葉抗拉剛度、揮舞及擺振剛度的主要貢獻者,并且要求具有高的抗沖擊性能、通常選用高強玻璃粗紗帶。歐洲直升機公司采用R高強玻璃纖維,美國一般采用S-2玻璃纖維,我國直升機旋翼系統復合材料目前采用國產高強(HS4)玻璃纖維。

旋翼槳葉蒙皮是槳葉的升力面和扭轉、擺振剛度的主要貢獻者,承受部分離心力和彎矩,通常采用碳纖維與玻璃纖維混合鋪層,主要以±45°鋪層為主,輔以少量的0°/90°鋪層。可選用特種無堿玻璃纖維織物或碳纖維無紡布、織物,也有少量選用Kevlar纖維織物。旋翼槳葉后緣條主要用于提供擺振剛度,為防止后緣失穩,通常采用高強玻璃纖維粗紗填充而成。


(2)次承力結構件及內飾材料。國外大型客機的次受力件所采用的主要材料有高強或無堿玻璃纖維環氧預浸料、Nomex蜂窩、泡沫夾芯、鋁蜂窩、玻璃纖維酚醛預浸料、環氧膠膜、聚氨酯泡沫等。這些復合材料可用于飛機的機翼固定前緣、機翼固定后緣、襟翼整流罩、副翼、翼身整流罩、翼尖小翼、背鰭、方向舵、尾翼和尾錐等部件上。

我國新一代運輸機機艙內部的地板和天花板等內飾,采用2種高均勻性緞紋玻璃纖維織物,與阻燃環氧、酚醛制成的復合材料,具有高比強度和比剛度的特點,阻燃和低煙霧的優勢明顯,不僅成功為飛機結構減重,提高了飛機的防火安全性能,還可用于大型客機艙內的內飾。


(3)雷達罩和蒙皮。飛機雷達罩及時飛機的一個結構部件,又是氣象雷達探測系統的功能單元。它除具有外形要求、強度要求外,還必須滿足雷達系統的電磁透波要求。因此,天線罩的材料必須是一種既能瞞住結構強度要求,又能滿足電氣性能要求的透波介質材料。

20世紀50年代末,美國首先研究高強度玻璃纖維,并在1960年成功研制的E-2預警機的垂直翼面和雷達天線罩上使用了玻璃纖維增強復合材料。從此,具有高強度、高模量、耐候性能好、介電性能好等要求的雷達天線罩材料均選用有較低的介電常數和正切損耗的玻璃纖維。

國外大型客機的飛機雷達罩蒙皮材料主要是玻璃纖維或石英纖維增強環氧樹脂預浸料,其相關產品已經比較成熟,大量地應用在波音和空客的客機上。而國外較為先進的軍用飛機雷達罩多采用的是高強或無堿玻璃纖維及石英纖維增強氰酸脂樹脂復合材料。AIRBUS320/330系列雷達罩具有不同的構型,蒙皮分別采用玻璃纖維、石英纖維、Kevlar纖維預浸料。


(4)隔音隔熱材料。據報道,波音767飛機從鼻錐部到尾部都安裝了玻璃纖維隔音材料。這種材料具有優良的聲學性能,而且重量輕。玻璃微纖維制品制成隔音材料能夠吸收頻率為125~5000Hz的噪音。因此,安裝玻璃纖維隔音材料后,乘客在飛行中能進行正常的交談。

選擇玻璃微纖維制品作為吸聲材料的另一個理由是這種材料還能起保溫和隔熱的作用。波音767飛機在飛行中機身外表面的溫度低至-65℃,玻璃纖維可保持機艙內的正常溫度。可用于飛機座艙、空調及其高溫管道、供氧系統等地方。

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