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复合材料与A380客机Composites and Airliner A380沈阳飞机设计研究所 研究员 陈绍杰 [摘要] 详细介绍了复合材料在超大型客机A380上的应用情况,简述了其应用原则和某些相关的技术问题。
关键词:复合材料 G lare 层板 A380 应用[ABSTRACT] This paper introduces the applica 2tion of composites on airliner A380in detail ,and gives the criterion for application and some technical prob 2lems.K eyw ords :Composite G lare laminates A380Application飞机设计一直与采用性能优异的材料密切相关。
大型民机在先进复合材料问世之初,就开始了应用复合材料的历程。
除美国外,世界上另一个大型民机生产商是欧洲的法、德、英、西4国联合的欧洲空中客车工业集团,其产品在大型民机的世界市场上已占有46%的份额,并有进一步增长的趋势。
他们在复合材料的研究和应用方面并不亚于美国,某些方面还有所超出。
如他们于1978年开始研制A320的复合材料垂尾,1985年完成了全部研制试验工作,通过了适航鉴定。
该垂尾实现了减重20%,零件数量减少一半,并在批生产的A320客机上正式采用,成为大型民机上第一个正式采用批生产的复合材料垂尾,见图1。
A320复合材料垂尾的研制成功,使空中客车集团积累了经验,增强了信心。
此后在A322、A330和A340等图1 A320复合材料垂尾Fig.1 Composite vertical tail of airliner A320机种上均正式应用了复合材料。
在A340上共用复合材料11t ,占结构总重的13%,超过了美国最新研制的B777的应用比例。
众所周知,空中客车集团正在研究试制超大型客机A380,该机有双层客舱,载客550～650人,预计2004年首飞,2006年交付航线使用。
A380飞机用铝材的研发李多;徐贺年;王祝堂【摘要】欧洲空中客车公司的A380飞机是目前最大的客机之一,所用铝材占飞机结构净质量的61％.主要介绍A380飞机的有关参数和所用铝合金的研发、加工生产概况.A380飞机与波音B747-400相比,约多提供35％的座位和49％的地板空间.该飞机使用的铝合金来自两个方面:经过全面提升性能的现有铝合金和研发性能优异的新一代铝合金.大部分研究工作在伊苏瓦尔轧制厂进行,历时近7年.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2015(043)001【总页数】7页(P1-7)【关键词】A380飞机;研发;化学成分;技术参数【作者】李多;徐贺年;王祝堂【作者单位】东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;中国有色金属加工工业协会,北京100814【正文语种】中文【中图分类】TG146.21A380飞机是目前最大的客机之一，外形尺寸大，起飞质量大，结构质量大，因此，对所用结构材料的性能有不同寻常的要求，有些零部件的选材着眼于静态性能，而另一些则侧重于损伤容限，还有一些对二者都有高的要求。
为此，加铝-客空材料小组(Alcan-Airbus Integrated Project Teams)从两方面展开工作:一方面对现有铝合金的性能进行全面提高，另一方面致力于研发性能优秀的新合金。
现在大飞机的结构材料仍立足于铝合金，例如在超大型A380机的结构材料中，铝合金占61%，复合材料占22%，钛合金与钢占10%，纤维金属夹层(fiber metal laminate)材料占3%。
而复合材料在飞机结构中的用量在不断上升，它在A320飞机中的用量只占12%，而在A380飞机中的却上升到22%。
关于金属(主要是铝)与复合材料在飞机结构材料中的用量竞争，空客公司早在1990年就定下了目标:如以1990年标准金属加工工艺为基准，在未来，复合材料占质量的比例为20%～30%，占成本的比例为20%～40%。
a380材料
A380是空中客车公司(Airbus)研发的一款超大型商用客机，被
认为是现代航空工业的壮举。
为了满足A380巨大的体积和重
量的要求，空中客车公司采用了多种材料来构建这款飞机。
以下是A380材料的简要介绍：
1. 铝合金：A380的机身和翼面板主要使用高强度铝合金。
这
些合金具有良好的强度和韧性特性，能够承受高压和复杂应力。
此外，铝合金还具有较低的重量，在保证飞机结构强度的同时减轻了整体重量。
2. 碳纤维复合材料：A380的尾翼和部分舱墙使用碳纤维复合
材料。
碳纤维具有极高的强度和刚度，同时重量轻，比铝合金重量减轻约20%。
这种材料也具有优良的耐腐蚀性和抗疲劳
性能。
3. 玻璃钢：A380的前舱壳和后舱壳使用玻璃钢材料。
玻璃钢
是一种由玻璃纤维和树脂组成的复合材料，具有较高的强度、刚度和抗腐蚀性能。
此外，玻璃钢还可以方便地进行成型和修复。
4. 钛合金：A380的部分零部件，如襟翼和尾翼前缘，采用钛
合金材料。
钛合金具有优异的强度和刚度，同时具有较低的密度。
这使得钛合金成为航空工业中常用的材料之一，能够在保证结构强度的同时减轻飞机的重量。
以上是A380主要采用的材料。
通过使用这些材料，A380能
够同时达到强度和轻量化的要求，提供更大的承载能力和舒适性，使得它成为当代航空工业的杰作之一。
A380飞机设计特点分析情报组科技信息档案室目录1. 引言错误!未定义书签。
2. 项目进度错误!未定义书签。
3. 设计特点错误!未定义书签。
操纵面错误!未定义书签。
结构错误!未定义书签。
起落架错误!未定义书签。
动力装置错误!未定义书签。
座舱错误!未定义书签。
系统错误!未定义书签。
电子设备错误!未定义书签。
几何尺寸错误!未定义书签。
4. 先进的气动技术错误!未定义书签。
选择最佳机身截面错误!未定义书签。
机体CFD优化设计错误!未定义书签。
精心的机翼设计错误!未定义书签。
5. 新材料的应用错误!未定义书签。
先进新型金属材料仍占主导地位错误!未定义书签。
复合材料用于大型结构件的技术突破错误!未定义书签。
充分利用GLARE材料的性能优势错误!未定义书签。
6 先进制造技术对A380的贡献错误!未定义书签。
先进复合材料制造技术错误!未定义书签。
激光焊接错误!未定义书签。
7 减轻结构重量的种种努力错误!未定义书签。
中央翼盒错误!未定义书签。
巨型机腹整流罩错误!未定义书签。
客舱地板结构错误!未定义书签。
独特的机翼结构错误!未定义书签。
A380飞机设计特点分析1. 引言空中客车A380是迄今世界上正在生产之中的尺寸最大、客/货容量最高的喷气客机。
到2006年它投入使用时，将会对21世纪大型民用喷气客机市场产生一个不小的冲击波，进而改变几十年来在大型客机市场一直被波音747垄断的局面。
A380飞机由法、德、英和西班牙等国飞机制造商共同研制。
其中法国制造驾驶舱、中机身、发动机挂架并负责总装；德国提供前中机身、后机身、垂直安定面和方向舵；英国制造机翼主壁板、前轮和刹车以及襟翼导轨梁；西班牙负责生产机翼/机身整流罩、机腹整流罩和固定水平尾翼、水平尾翼前后缘和翼肋以及机翼翼肋。
该机采用了大量的新技术，主要包括：计算机流体力学优化设计、液压增压技术、双飞行控制系统以及双轴供气空调系统等等。
该机机身、尾翼和机头采用先进的Glare(玻璃纤维增强复合材料)复合材料层板，不仅有利于改进疲劳性能，还可大大减少蜂窝结构用量。
姓名：庞启光学号：090341122 学院：计算机科学与技术学院客车A380简介空中客车A380(Airbus A380)是欧洲空中客车工业公司研制生产的四发550座级超大型远程宽体客机，空中客车A380投产时也是全球载客量最大的客机，空中客车A380有「空中巨无霸」之称。
空中客车A380客机全机身长度双层客舱与四台发动机成为最易辨认的独特外形。
空中客车A380在单机旅客运力上有无可匹敌的优势。
在典型三舱等（头等舱－商务舱－经济舱）布局下可承载555名乘客。
空中客车A380飞机被空中客车公司视为其21世空中客车A380采用了更多的复合材料，改进了气动性能，使用新一代的发动机、先进的机翼、起落架。
减轻了飞机的重量，减少了油耗和排放，座公里油耗及二氧化碳排放更低。
降低了营运成本，A380飞机机舱内的环境更接近自然。
客机起飞时的噪声可达当前噪声控制标准(ICAO)规定的标准要低得多。
A380是首架每乘客(座)/百公里油耗不到3公升的远程飞机（这一比例相当于一辆经济型家用汽车的油耗）。
技术特点空中客车公司从飞机设计之初就与主要的航空公司、机场和适航机构密切的协作。
由于体积庞大，与任何其它飞机相比较，A380都能更好的降低座距离成本(正如波音747在1969年所作的那样)。
空中客车A380与波音747-400相比，A380多提供约35%的座位和49%的地板空间，使其拥有更宽的座椅、开阔空间，而且座位英里成本比最有效的飞机低15%至20%。
空中客车公司在最初的可行性研究过程中，将A380的翼展和机身总长度限定在80×80米，以避免大型机场的重新建设。
这种限制是根据国际民航组织（ICAO）和国际机场委员会的建议设定。
空中客车公司A380诸多设计中均考虑了机场兼容性，使得机场只需最低限度的投资进行最小的改进就能适用于这一超大容量机型的运营。
为了缩短登机和离机的时间，需要机场方面将设计新的基础设施。
根据国际民航组织的批注，对运营机场的要求，只要其跑道能运营波音747飞机的机场均可接纳A380飞机。
a380是什么材料
A380是什么材料。
A380是一种铝合金，主要由铝、铜、锌、锰和镁等元素组成。
它是一种高强度、耐腐蚀的材料，被广泛应用于航空航天领域。
A380铝合金具有优良的机械性
能和加工性能，因此在飞机制造中得到了广泛应用。
A380铝合金的主要特点是轻质、高强度和耐腐蚀。
这使得它成为了航空航天
领域中的理想材料。
在飞机制造中，A380铝合金被用于制造飞机的机身、机翼、
发动机外壳等部件。
其轻质和高强度可以有效减轻飞机的自重，提高飞机的燃油效率，从而降低运营成本。
同时，A380铝合金具有良好的耐腐蚀性能，可以有效延
长飞机的使用寿命，减少维护成本。
A380铝合金的加工性能也非常优秀，可以通过铸造、热轧、冷轧、拉伸等多
种工艺进行加工。
这使得制造飞机部件更加灵活，可以满足不同部件的需求。
另外，A380铝合金还具有优良的焊接性能，可以方便地进行焊接和组装，为飞机制造提
供了便利。
总的来说，A380铝合金是一种理想的航空航天材料，它的轻质、高强度、耐
腐蚀和优秀的加工性能使得它在飞机制造中得到了广泛应用。
随着航空航天技术的不断发展，相信A380铝合金将会有更广阔的应用前景。
a380材料
A380材料。
A380是一款大型客机，其材料选择对于飞机的性能和安全至关重要。
在A380
的设计和制造过程中，各种材料都被广泛应用，以确保飞机的轻量化、耐久性和安全性。
首先，A380的机身结构主要采用铝合金材料。
铝合金具有优良的强度和韧性，同时重量较轻，非常适合用于飞机的结构材料。
通过精确的制造工艺和合理的设计，铝合金材料可以有效减轻飞机的自重，提高飞机的燃油经济性和飞行性能。
其次，A380的机翼和尾翼采用了复合材料。
复合材料由多种不同的材料组合
而成，具有优秀的强度和刚度，同时重量轻、耐腐蚀性好。
在飞机的机翼和尾翼上采用复合材料，可以减轻飞机的整体重量，提高飞机的燃油经济性和飞行性能，同时也能够提高飞机的抗疲劳性能和延长使用寿命。
此外，A380的发动机也采用了先进的高温合金材料。
高温合金具有优异的耐
高温性能和抗氧化性能，能够在高温、高压的环境下保持稳定的性能。
这种材料在发动机的制造中被广泛应用，可以提高发动机的工作效率和可靠性，同时也能够降低发动机的自重，减少燃料消耗。
总的来说，A380的材料选择是经过精心设计和严格筛选的，各种材料在飞机
的不同部位发挥着重要作用，共同保障了飞机的性能和安全。
随着材料科学和制造工艺的不断发展，相信未来的飞机材料将会更加轻量化、高强度、高耐久性，为飞机的发展带来新的突破。
压铸铝合金 a380 阳极氧化
压铸铝合金A380是一种常用的铝合金材料，具有良好的机械性能和加工性能，因此在各种工业领域得到广泛应用。
而阳极氧化是一种表面处理工艺，通过在铝合金表面形成氧化膜来提高其耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
首先，谈论压铸铝合金A380的特性。
A380铝合金具有优异的流动性和耐热性，适用于复杂形状的压铸件生产。
它还具有良好的机械性能，如强度和刚性，适用于制造汽车零部件、航空航天零部件等。
其次，讨论阳极氧化对A380铝合金的影响。
阳极氧化可以在A380铝合金表面形成致密的氧化膜，提高其耐腐蚀性和耐磨性，同时增加表面的硬度。
这种氧化膜还可以提供良好的绝缘性能，适用于一些需要绝缘的应用场合。
然后，谈论A380铝合金阳极氧化的工艺和应用。
通常的工艺包括预处理、阳极氧化、封孔等步骤，可以通过不同的工艺参数控制氧化膜的厚度和颜色。
A380铝合金经过阳极氧化处理后，广泛应用于汽车零部件、建筑材料、电子产品外壳等领域。
最后，可以讨论压铸铝合金A380阳极氧化后的优缺点。
阳极氧化能够显著提高A380铝合金的表面性能，但也可能对其尺寸和形状造成一定影响，需要在设计时加以考虑。
此外，阳极氧化处理也会增加生产成本和工艺复杂度。
综上所述，压铸铝合金A380经过阳极氧化处理后能够获得良好的表面性能，但在实际应用中需要综合考虑材料特性、工艺要求和成本等因素。
A380飞机结构的先进材料和工艺
A380的寿命要达到40-50年，因此必须选用先进且新型材料和工艺技术，为未来飞机搭建技术平台。
这些技术不仅经过了大量全尺寸试验验证而且经过了航空公司维修专家的评审（符合检查和维修标准）。
A380结构设计准则（见图1）。
重复的拉伸载荷加上载荷的变化将会在金属结构内产生微小的疲劳裂纹。
裂纹增长速度以及残余强度（当裂纹产生时）将指导选择何种材料。
为了防止结构由外物损伤，需要考虑
材料的损伤容限性能。
压力载荷需要考虑采用屈服强度和刚度好的材料，以增加稳定性。
抗腐蚀能力是选择材料和工艺的另一个重要准则，尤其是在机身下部。
选择材料和工艺目标的一部分是使结构轻量化。
因此，复合材料是很好的选择，但必须了解设计准则和维修需要。
材料的选择不仅仅是考虑设计准则，同时还要考虑生产成本和采
购问题。
1. 新型且先进的金属材料
从A380选材的分布来看（见图2），铝合金占的比重最大，达机体结构重量的61%，因此要实现性能改进，必须开发创新的铝合金材料和工艺技术，具体是提高强度和损伤容限，加强稳定性并提高抗腐蚀能力。
尤其是在A380机翼部位（机翼的80%以上是铝合金材料）要提高性能。
A380-800飞机在铝合金结构上取得的主要成就包括：
·在机身壁板上引用了很宽的钣金材料，减少了连接件从而减轻了重量；
·在主地板横梁上采用了先进的铝锂合金挤压件，在这一部位的应用可与碳纤维增强塑料相媲美；
·在机翼大梁和翼肋上选择了新型7085合金，这种合金在很薄的板材和很大锻件上性能优于通常的高强度合金；钛合金由于具有高强度、低密度，高损伤容限和抗腐蚀能力使其代替钢而广泛应用，但是它的高价格使其应用受到限制。
在A380的结构中，钛合金用量较空中客车其它机型有所增加，达到10%。
仅仅挂
架和起落架的钛合金用量就增加了2%。
·A380挂架的主要结构是空中客车公司第一次采用全钛设计。
在A380飞机上采用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V，在B退火状态下最大的断裂韧性和最小的裂纹增长速度。
·在A380上第一次采用了新型钛合金VST55531，这种新的钛合金是空中客车公司与俄罗斯制造商共同开发的，能够为设计者提供良好的断裂韧性和高强度综合性能。
这种合金目前用于A380飞机的机翼和挂架
之间的连接件，进一步的应用还在研究当中。
2. A380复合材料的应用
A380复合材料的主要应用见下图3。
A380是空中客车第一次大范围在大型民用运输机上应用复合材料的飞机。
在空中客车公司，A310是第一次在襟翼盒上应用复合材料的飞机；A320是投产的第一架全复合材料尾翼飞机；A340飞机的机翼的13%重量是复合材料；而A340/500-600则采用了碳纤维增强塑料龙骨梁。
而A380飞机是空中客车第一次将碳纤维增强塑料（CFRP）应用于中央翼盒的飞机，这种结构与铝合金相比减重1.5吨。
A380上的中央翼盒重8.8吨，其中5.3吨是复合材料。
面临的主要问题是翼根的连接和零件的厚度，复合材料零件的厚度能够达到45mm。
但是有生产A340/500-600则采用了碳纤维增强塑料龙骨梁（16m长，23mm厚，每根梁承载450吨）的经验。
另外在A340-600飞机上还有襟翼翼盒、方向舵以及水平安定面和升降舵的整体复
合材料设计经验。
A380飞机的CFRP水平尾翼与A310飞机的悬壁式机翼相近，而在中央翼盒上采用了合理的自动铺带技术。
此外，上地板梁和后压力隔框也采用了CFRP材料。
这些零件的第一个采用了挤压成形工艺，第二个试用了树脂模浸渍工艺和自动纤维铺放技术，最后由于形状的原因，最后选择了树脂模浸渍工艺。
在后机身非承压部位由于是双曲度壁板，所以采用了自动化纤维铺放技术生产蒙皮壁板，高载荷承力框则采用高强铝合金加工，而承载较小的框则采用RTM制造工艺。
A380机翼固定前缘为热塑性复合材料，能够减重并节约成本。
这项技术已经在A340-600飞机上验证，改善了损伤容限和可检测性，进一步的应用还在研究中，
例如应用于机身的次承力支架系统。
机翼后缘移动面采用了CFRP，并在难以用一般技术获得的成形零件上采用了RTM技术，如移动面的铰链和翼肋零件。
内侧襟翼与增升装置容易受到外来物的损伤，但考虑到减重问题，金属结构设计在这方面并不优于复合材料设计。
因此，在A380飞机的襟翼跟踪梁的设计中采用了金属与复合材料的混合结构，在横向壁板和次承力翼肋处用CFRP代替了铝合金。
另外，空中客车公司还首次将CFRP翼肋用于翼盒中代替铝合金。
最终在襟翼的中外翼部分、襟翼的整流罩以及扰流板和副翼上也采用了CFRP材料。
在夹层结构方面，主要的创新是采用轻型蜂窝代替了原来使用的芳纶纸蜂窝。
在A380上的典型应用包括腹部整流罩（超过300平方米）及地面这类大尺寸结构件。
用整体设计概念代替夹层结构的发展趋势，有
可能在A380的机身和机翼起落架舱门上得到应用。
但是复合材料技术的应用必须在合理的成本下提供高的性能。
因此，在A380飞机上采用了自动丝束铺放、自动铺带、树脂膜浸渍以及树脂转移成型这些低成本生产技术，不仅能够生产大型复合材料零件，而且降
低了装配成本。
3. GLARE 技术（见图4）
GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮。
采用GLARE工艺技术可以实现局部增强，并且厚度变化可以通过一次固化实现。
这种制造方法相对于铝合金壁板来说可以增加机身宽度，从而减少了纵向壁板连接点。
在机身上应用GLARE材料主要是由于其断裂机械性能好，能够显著提高抗裂纹增长能力。
另一方面，玻璃纤维与铝合金相比弹性模量低，同样厚度下与普通铝合金Al2024相比刚性小15%。
这是为什么在稳定性和抗弯能力要求高的结构零件中不选用GLARE材料的原因。
GLARE材料相比铝合金的另一个优点是抗腐蚀及防火能力强，为此空中客车公司开展了许多局部及全尺寸样件的试验，以验证这种新材料的性能。
自从1999年10月以为，德国空军就在A310多用途飞机的机身上采用了GLARE材料，该设计通过了验证并且发布了相关的结构修理手册。
在A380-800飞机蒙皮上应用了大约500平米的GLARE材料。
GLARE 材料的进一步应用还在研究中，有望替代尾翼前缘，从而改善鸟撞性能。
4. 激光焊（见图5）
激光焊是空中客车公司在A318飞机上开发的用于机身下壁板制造工艺。
该工艺在A380飞机上代替铆接首先应用于下机身壁板的桁条，从而使结构概念从组装结构过渡到整体结构，减少了裂纹增长。
激光焊技术的发展还促进了可焊合金Al6056和Al6013的发展。
用激光焊接的壁板已经过了压力试验并进行了单双曲度壁板的验证。
结果证明该工艺不仅节约成本，而且提高抗腐蚀能力并可减重。
激光焊在A380上的进一步应用可能是蒙皮与卡箍的连接部位以及起落架舱处的压力隔框。
5. 结论
A380飞机的大部件结构零件采用了新一代CFRP复合材料和先进的金属材料，除了减重效果外，还能提供更具优势的使用可靠性，且维护和维修更简便。
主要创新包括：
·上机翼蒙皮采用了GLARE材料；
·在下机身蒙皮应用了6000系列铝合金和激光焊接技术；
·中央翼盒为碳纤维增强塑料；
·开发了一种先进的铝合金用于翼盒；
·采用了铝锂合金；
·采用了一种新型钛合金并且提高了钛相当于钢的比例。
