碳纤维机翼成型工艺的发展趋势介绍
碳纤维在飞机上的应用已经较为成熟,其中机翼是应用面积较大的部位之一。机翼是飞机能够爬升的核心之一,同时与尾翼保持飞机的稳定性。碳纤维机翼较金属机翼,重量更轻,强度更大,爬升效果更明显。让我们来看看目前碳纤维机翼是如何成型的?后续的发展趋势如何?
碳纤维机翼成型的3种工艺
1、二次胶接(长桁和蒙皮分别固化,然后组装二次胶接)
2、共固化(蒙皮与长桁分别铺叠预成型,再组装胶接共固化)
3、胶接共固化(长桁先固化,再与预成型蒙皮胶接共固化)
以上3种碳纤维机翼的成型工艺各有优劣,具体如何选择,需要根据机翼的结构形式、外形尺寸和设计要求等方面进行综合考虑再做决定。
目前较大尺寸的碳纤维机翼壁板结构的成型,会选择胶接共固化工艺,与二次胶接相比,胶接共固化的胶接质量更好,成型效率更好,而对比共固化来说,工装设计成本更低。A400M和A350XWB的碳纤维机翼就采用了胶接共固化的方式。
碳纤维机翼成型工艺的发展趋势
1、热隔膜成型技术:翼梁结构尺寸较大,变截面多,因此铺层更为复杂,想要完成铺层工作,传统手工可能跟不上,所以又出现了新的技术——热隔膜成型技术,不过由于热隔膜成型技术对于材料体系有着特殊的要求,碳纤维复合材料有所限制,所以部分飞机放弃了该项技术。
2、机翼自动铺带成型技术:碳纤维复合材料已经不仅仅在机翼上大面积使用,在其他的机构部件中也有运用。传统手工作业的效率已经跟不上需求了,各种自动铺带技术和自动铺放技术应运而生。
法国Forest-Line 公司的“大力神”双头自动铺带机,就是其中比较出名的一个,双机头自动铺带,快速完成复杂形状的铺叠,大幅提升碳纤维复合材料的成型。
3、热压罐智能控制技术:热压罐成型技术是目前使用最多的一种,是大尺寸构件固化的不错选择。大尺寸构件固化过程中温度不均匀,对构件性能有所影响,因此国外开发了超大尺寸的热压罐系统和先进的热压罐空气循环系统,有效平衡温差,降低构件能耗,提升构件成型品质。
碳纤维机翼是碳纤维在航空航天领域里的一次成功尝试,随着碳纤维复合材料研究的深入和技术的不断突破,不仅仅是飞机,还会有更多的航天设备上会大规模使用碳纤维。
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