针对飞机发动机开发的聚合物蜂窝状结构
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论坛56航空制造技术·2008 年第13 期发展大型飞机对于保障国家安全,提升国家综合实力,改变经济发展模式,促进科技进步等都具有非常重要的作用。
研制和发展大型飞机,是国家工业、科技水平和综合实力的集中体现,对增强我国的综合实力和国际竞争力具有极为重要的意义。
大飞机的技术扩散率高达60%,开展大飞机研制能够带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破,拉动众多高技术产业的发展。
作为大型飞机的心脏——大型发动机,其研制的技术难度和投资的风险非常高。
我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和《“十一五”规划纲要》中已经把大型飞机列为重大专项工程,而且要求配装拥有自主知识产权的大涵道比涡扇发动机。
本文结合大飞机用发动机的特点对其关键制造技术作了初步探讨和分析,并对我国研制和生产大飞机用发动机提出了几点参考建议。
大飞机用发动机的性能特点所谓大飞机,是指起飞总重量超过100t 的运输类飞机,包括军用和民用大型运输机,也包括150座以上的干线客机。
大飞机的发动机应该具备高可靠性、长寿命、节能环保以及低成本运行等基本要求,在发动机的结构上,具有大涵道比、零件整体化、轻量化等特点并尽可能多地采用复合材料。
与军用战斗机发动机相比,大飞机用发动机的主要特点具体表现为:(1)安全可靠性高。
安全性主要指低的空中停车率(现已降至0.002~0.005次/1000飞行小时)。
为满足这一要求,大飞机用发动机普遍采用了较大的核心机尺寸和较低的涡轮前工作温度。
大型飞机用发动机的特点及关键制造技术Characteristics of Aeroengine for Large Aircraft and Its ManufacturingTechnology西安航空发动机(集团)有限公司马建宁西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室张定华王增强李山吴宝海国外的成功经验和先进制造技术的发展表明,我国大飞机用航空发动机的研制必须将专业的制造技术与信息技术、管理技术进行有机地结合,并将计算机技术综合应用于设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务等发动机研制的全过程。
航空用蜂窝夹层结构及制造工艺摘要:蜂窝夹层复合材料的设计与制造是先进飞机研制的关键技术之一。
随着新材料、新工艺和新技术的发展,飞机结构用蜂窝夹层结构在蜂窝类型、规格(容重与孔格大小)、预浸料特性(流变特性、自粘性、悬垂性)及面板厚度、胶膜选择及使用与否均有新的特点,其结构特性与成型工艺、性能和成本有着密切关系。
关键词:航空结构;蜂窝;夹层结构;成型工艺;预浸料;胶粘剂;叙述了蜂窝夹层结构在飞机结构上的应用,介绍了航空用蜂窝夹层结构原材料性能与选择依据。
在分析典型夹层结构特点及成型方式的基础上介绍了热压罐工艺、真空袋工艺、模压工艺及液体成型工艺成型飞机夹层结构的特点。
一、蜂窝芯子蜂窝种类包括Nomex蜂窝、铝蜂窝及玻璃布蜂窝等,其功能是将上、下面板隔开,以承受由一个面板传递到另一个面板的载荷和横向剪力。
根据孔格形状可分为正六边形、过拉伸、单曲柔性、双曲柔性、增强正六边形和管状等,在这些蜂窝夹芯材料中,以增强正六边形强度最高,正六边形蜂窝次之。
由于正六边形蜂窝制造简单,用料省,强度也较高,故应用最广。
应用上,由于NOMEX蜂窝与铝蜂窝相比,局部失稳的问题要小得多,而且NOMEX材料不导电,不存在电化腐蚀问题,还能够满足FST(烟雾毒性)等要求,所以在航空制造上具有广泛的应用领域。
不同规格的蜂窝具有不同的密度和力学性能,密度小于48kg/m3的蜂窝属于低密度蜂窝,这类蜂窝在民机、直升机、无人机等亚音速飞机上具有广阔的使用前景。
密度为48~80kg/m3的蜂窝称为中、高密度蜂窝,具有较高的强度及刚度,广泛应用于某些有特殊力学性能要求的部位,如歼击机的平尾、鸭翼及方向舵等。
目前国外航空用蜂窝的生产厂家主要有Hexcel、M.C.Gill、Plascore、Advanced Honeycomb Technologies及Euro-technologies Inc.等,国内主要是中航复合材料有限责任公司。
不同厂家生产的Nomex蜂窝制造标准和产品性能是有差异的,选用时可参考GJB1874及其他有关资料。
航空用蜂窝夹层结构及制造工艺贾美凤发表时间:2020-08-13T09:45:29.470Z 来源:《建筑科技信息》2020年5期作者:贾美凤[导读] 蜂窝结构主要由面板、蜂窝芯和胶结剂组成,其典型结构是上下两层面板之问夹蜂窝芯,由胶粘剂粘接并经过压、拉、热合等加工方法复合而成。
面板材料主要有玻璃纤维、Kevlar纤维、碳纤维等复合材料和各种金属。
铝合金及大幅宽铝箔的轧制,使蜂窝芯材的质量提高到了一个新的水平,铝蜂窝芯的拉伸、压缩、剪切强度等方面性能都得到了大幅提高。
摘要:蜂窝结构主要由面板、蜂窝芯和胶结剂组成,其典型结构是上下两层面板之问夹蜂窝芯,由胶粘剂粘接并经过压、拉、热合等加工方法复合而成。
面板材料主要有玻璃纤维、Kevlar纤维、碳纤维等复合材料和各种金属。
铝合金及大幅宽铝箔的轧制,使蜂窝芯材的质量提高到了一个新的水平,铝蜂窝芯的拉伸、压缩、剪切强度等方面性能都得到了大幅提高。
关键词:航空蜂窝夹层结构;制造工艺;蜂窝芯与增强纤维面板构成的夹层结构具有比强度、比刚度高(约为钢的9倍),密度低并可根据需要在较大范围内进行选择与调整,且具有耐腐蚀、抗冲击、吸振、抗疲劳性和热稳定性好,以及优良的绝缘性能和透电磁波等一系列优良特性,因此,在航空、航天等高科技尖端工业中得到了广泛应用。
一、蜂窝夹芯结构共固化成型难点根据蜂窝夹层结构零件的外形和结构特点、材料、质量要求等和复合材料制造工艺特点,其制造难点如下:(1)蜂窝芯的边缘发泡工艺及加工工艺;(2)蜂窝夹层结构的共固化工艺参数的确定;(3)蜂窝夹层结构零件在成型过程中蜂窝变形控制措施;(4)预浸料对共固化夹芯结构质量影响;(5)上下蒙皮内部质量的控制措施。
二、航空用蜂窝夹层结构产生蜂窝夹层结构实际上用于航空机的辅助翼结构,由于开发了非金属用粘接焊接技术的进步以及轻质材料的出现,使蜂窝夹层结构性能急速地得到了提高,现在除作为航空机的主翼、机身、操纵面等一次性结构材料使用外,广泛用于直升飞机的旋转翼、大型贮罐上等。
蜂窝式汽封介绍一、蜂窝式密封技术的产生和发展早在上个世纪90年代初期,美国航天领域的科学家在研究航天飞机液体燃料蜗轮泵的密封问题时,通过试验发现蜂窝形状的密封可产生很好的封严效果。
于是蜂窝式密封便开始在航天飞机、飞机发动机及燃气轮机上推广应用。
美国西屋公司将蜂窝密封技术应用在汽轮机低压缸后几级湿度较大的部位,取得了很好的除湿效果,有效的保护了动叶片免受水力冲蚀。
近年来,蜂窝式密封技术应用在汽轮机上。
跨国集团进入中国的300MW350M W600MV及650MV核电机组上均采用此项新技术,效果甚佳。
二、窝式汽封的结构特点及其密封机理近年来,蜂窝汽封已逐渐取代梳齿迷宫汽封,成功应用于汽轮机组、燃气轮机、空气压缩机和飞机发动机等领域。
蜂窝汽封密封环的内孔表面由规整的蜂巢菱形状的正六边形小蜂窝孔组成,其蜂窝带结构见图1。
蜂窝汽封是以汽体通过蜂窝带时产生的阻尼来密封,见图2图1婵竟密封的结拘蜂窝汽封中正六边形的蜂窝孔是由厚度仅为0.05 ~0.10 mn t勺镍基耐高温合金经特殊加工手段制成蜂窝带而形成的,蜂窝的高度及蜂窝孔的大小根据一定的设计规范确定。
先将薄板加工成规整的蜂窝带,然后采用真空钎焊技术将蜂窝带钎焊(亦称光滑无渣焊接)在母体汽封环内表面上,因此具有良好的耐高温性能。
蜂窝带很薄,硬度也很小,不会对与其相接触的任何钢质物件产生磨损。
蜂窝带叠合成正六边形状,使其在高度方向上具有足够的强度,不会在接触时被压损。
因此,蜂窝汽封可与轴颈保持较小的配合间隙,达到良好的密封效果。
蜂窝带即使被磨损也依然保持蜂窝形式,不会因结构上的变化而影响密圭寸效果。
汽轮机蜂窝式汽封由镍基耐高温合金蜂窝带与环体组成,安装在静止部套上(汽封体)。
蜂窝式汽封的结构见图3、图4。
迷宫梳齿式汽封的结构模式是高低齿相间排列,而迷宫蜂窝式汽封的结构模式则是将低齿取消,在两高齿之间的槽道内全部钎焊蜂窝带;对斜齿或直齿式平齿轴圭寸将原迷宫梳齿式全部改为蜂窝带,并将蜂窝带焊接在环体上。
电火花加工装备国内外研究现状顾琳【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)016【总页数】6页(P38-43)【作者】顾琳【作者单位】上海交通大学【正文语种】中文我国航空航天工业正处于核心技术攻坚的关键时期,对新型动力系统及结构件性能提出了很高要求。
在此背景下,如高温合金、高强钢、复合材料等多种性能优异的先进材料应运而生。
为满足航空航天产品的独特性能要求,很多材料的成分和组织非常特殊,给加工带来了极大挑战[1]。
此外,航空发动机热端部件上的冷却孔、叶盘类零部件的复杂流道等难加工特征也给传统制造技术提出了很大挑战[2]。
电火花加工(Electrical Discharge Machining,EDM)是利用工具和工件之间脉冲放电形成的等离子体的瞬时高温(可达数千甚至上万度)来蚀除材料的一种特种加工方法。
这种以非接触方式利用热能来蚀除材料的特点使其具有加工时宏观作用力小,加工能力不受工件材料强度、硬度等机械性能的限制及无宏观切削力等优点,尤其适用于难加工材料和复杂形状工件的加工。
此外,相对其他精密加工设备而言,电火花加工设备的价格较低,但仍可获得很高的加工精度,因此在航空、航天、汽车、电子、模具、医疗器械等行业得到了广泛应用[3]。
根据主要用途,可将当前国内市场的电火花加工机床分为多轴联动数控电火花成形加工机、多轴联动电火花精密小孔机、慢走丝电火花线切割机、微细电火花加工机、电火花小孔机、往复走丝电火花线切割机以及为特殊用途定制的机床等[4]。
三轴联动数控电火花成形加工机床三轴联动数控电火花成形加工机床是技术最为成熟、市场份额最大的电火花成形加工设备,在航空航天及模具行业得到广泛的应用。
该类型机床通常配有专用数控系统,部分产品可通过选配旋转轴(C轴)来实现四轴联动加工。
目前航空航天领域具有较大深径比的槽与孔,以及对表面质量要求较高的零部件大多采用此类型机床加工。
当前国内市场上高端机型的主要国际厂商主要有瑞士GF阿奇夏米尔集团、日本的牧野(Makino)、沙迪克(Sodick)、三菱电机(Mitsubishi Electric)等。
碳纤维蜂窝夹层结构的离层修理摘要:蜂窝夹层结构主要是由两层刚度/强度较高的上、下面板和一层厚而轻的低密度夹芯层组成,将上、下蒙皮与芯子通过粘接剂胶接,采用直接注塑或模压的加工工艺获得整体结构。
蜂窝夹层结构有质量轻、刚度大、隔热性能较好的优点,大量应用于飞机结构。
关键词:碳纤维;蜂窝夹层结构;离层修理碳纤维蜂窝夹层结构多用于飞机的飞行控制舵面如升降舵、方向舵等,也用于外部整流罩如发动机风扇整流罩、反推整流罩等,其损伤多表现为碳纤维织物与蜂窝芯的脱胶离层。
由于 NDT 检测方法难以确定损伤的具体范围,加之较高的修理温度会导致周围热影响区结构的快速脱胶,因此维修风险较高。
一、概述夹层结构的上、下面板一般是厚度较薄且强度较高的板材结构,中间的芯子是质量较轻的结构,为了满足航天航空工程和空间工程对轻质高强材料的强烈需求,人们充分利用面板和芯的材料性能,创造出了性能更加优异的夹层结构。
蜂窝夹层结构优越的性能越来越被人们熟知,其在各行各业的应用也与日俱增。
飞机制造厂商对于碳纤维蜂窝夹层结构有着严格的修理限制,由于碳纤维蜂窝夹层结构的备件昂贵,在飞机定检过程中经常遇到由于该类部件修理周期过长而影响航班正常运营的情况,这在一定程度上增加了航空公司的运营成本。
如能对该类复材的损伤成因、维修风险进行充分识别分析,找出有效的防控手段,将提高维修成功率,减少飞机停场维修时间,提高航空公司运营效率。
二、碳纤维蜂窝夹层结构损伤成因1、粘合层在雷击高温时剪切力下降。
由飞机制造厂商给出的数据可知,民航客机平均每 3000 飞行小时就会遭遇一次雷击,雷击点多为翼尖、垂尾端部等,雷击时产生的高电流会对部件造成局部过热,瞬间温度可达 1200F°(649℃),超过了部件的制造温度(121℃或177℃),使得固态树脂失效,导致纤维织物本身或织物与蜂窝的脱胶、离层。
通过该类树脂固化后的剪切强力测试数据可知,无论制造用胶膜 BMS5-154 还是修理用树脂 BMS8-301,其能承受的最大剪切拉伸力随温度升高均明显降低。
深U形蜂窝夹层结构整流罩制造技术研究【摘要】本研究旨在探讨深U形蜂窝夹层结构整流罩制造技术。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
接着在详细介绍了深U形蜂窝夹层结构整流罩的结构特点以及制造技术分析、工艺研究、材料选取和工艺优化。
结论部分总结了本研究的技术创新和研究成果,并展望了未来的发展方向。
通过对深U形蜂窝夹层结构整流罩的制造技术研究,可以为相关领域的技术改进和产品优化提供参考,有助于提高整流罩的性能和制造效率。
【关键词】深U形蜂窝夹层结构整流罩、制造技术、工艺研究、材料选取、工艺优化、技术创新、研究成果、展望、研究背景、研究目的、研究意义1. 引言1.1 研究背景深U形蜂窝夹层结构整流罩是一种重要的航空发动机部件,其主要作用是在发动机进气口处将进气流进行引导和分流,使气流能够更加均匀地进入压气机,提高压气机的工作效率和性能。
随着航空工业的不断发展和飞机技术的不断进步,对发动机整流罩的要求也越来越高,需要具备轻量化、高强度、耐高温、耐腐蚀等优良性能。
然而传统的发动机整流罩在结构和材料上存在诸多不足,如重量过大、耐疲劳性能差、制造成本高等问题。
针对这些问题进行深入研究,并开发出新型的深U形蜂窝夹层结构整流罩制造技术显得尤为重要。
通过对深U形蜂窝夹层结构整流罩的制造过程进行分析和研究,可以为航空发动机制造行业提供更加先进、高效、可靠的整流罩制造解决方案,推动整个航空工业的发展。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨深U形蜂窝夹层结构整流罩制造技术的相关问题,以提高整流罩的性能和质量,满足航空航天领域对整流罩的需求。
通过对整流罩制造技术的深入研究和分析,旨在解决目前存在的制造过程中的技术难题和工艺缺陷,提高整流罩的可靠性和使用寿命,推动整流罩制造技术的发展和进步。
通过对材料选取、工艺优化等方面的探讨,不仅可以提高整流罩的性能表现,还可以降低生产成本,提高生产效率,促进整流罩制造行业的可持续发展。
本研究旨在为深U形蜂窝夹层结构整流罩制造技术的改进和创新提供理论支持和实践指导,推动整流罩制造技术水平的提升。
国产NH(YT) -1蜂窝在直升机复合材料夹层结构中的应用分析谌广昌;肖文萍;徐璐【摘要】按积木式试验验证程序验证了国产NH(YT) -1蜂窝在直升机复合材料蜂窝夹层结构中应用的可行性,为NH(YT) -1蜂窝在蜂窝夹层结构中的应用提供了依据.【期刊名称】《直升机技术》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】5页(P52-55,62)【关键词】NH(YT)-1蜂窝;直升机;积木式;蜂窝夹层结构【作者】谌广昌;肖文萍;徐璐【作者单位】中航工业直升机设计研究所,江西景德镇330001;中航工业直升机设计研究所,江西景德镇330001;中航工业直升机设计研究所,江西景德镇330001【正文语种】中文【中图分类】V250.20 引言夹层结构具有气动表面光滑、比刚度大,抗声振疲劳和抗机械疲劳性能好,以及绝热隔声性能优越等特点,在航空装备上获得了广泛应用[1]。
用作夹芯材料的芳纶纸蜂窝具有重量轻、压缩强度及剪切强度较高、疲劳性能较好等一系列优点[2],在直升机上的应用比例越来越大。
在国内某型直升机研制中,大量采用了复合材料蜂窝夹层结构,芳纶纸蜂窝的使用部位涉及油箱舱壁板等多个主承力结构。
型号研制初期采用杜邦公司T412纸制NH-1蜂窝,在某新研型号材料国产化应用项目中,需要验证国产YT812芳纶纸制NH(YT)-1蜂窝在某型直升机上应用的可行性。
本文在借鉴国际上普遍采用的积木式验证程序[3]的基础上,开展了大量的试验与分析工作,给出了国产蜂窝的应用结论。
1 试验验证1.1 总体思路国产芳纶纸蜂窝NH(YT)-1工程化应用验证主要借鉴MIL-HDBK-17F中推荐的积木式验证方式,如图1所示[3]。
参考其验证方式,结合芳纶纸蜂窝在型号中的使用及受力情况,我们研究确定了国产芳纶纸蜂窝工程化应用验证程序,分试样级、元件级及组件(典型结构件)级三个层次。
在此基础上,我们详细分析确定了不同级别中应进行哪些类型的试验以及如何进行试验件的设计。
蜂窝夹层结构在飞机上的应用及发展作者:陈静,邱启艳来源:《新材料产业》 2018年第7期蜂窝夹层复合材料具有质量轻、弯曲强度与刚度大、抗失稳能力强、耐疲劳老化、吸音、隔音及隔热性能好等优点,长期以来备受航空结构的关注。
在航空工业发达国家,蜂窝夹层结构复合材料己大量应用于飞机结构,如机翼、机身、尾翼、雷达罩及地板、内饰等。
随着飞机对结构全寿命成本的提高,蜂窝夹层结构材料体系、结构设计、整体化制造技术及低成本技术均需进一步提升。
一、蜂窝夹层结构承力原理蜂窝夹层结构一般由上、下2个薄面板和中间的蜂窝芯通过胶粘剂粘接在一起,其载荷传递方式与工字梁相同,上、下面板主要承受由弯矩引起的面内拉压应力及面内剪应力,芯材主要承受由横向力产生的剪应力,图1为弯曲载荷下的夹层结构受力情况。
随着夹层高度的增加,截面惯性矩增大,结构的弯曲刚度得以提高,表1为蜂窝夹层高度及性能关系。
蜂窝夹层结构中,芯材的一个最重要的属性是它的剪切强度和刚度。
为了防止由于弯曲载荷造成的失效,特别是薄面板结构中,芯材必须能够承受压缩载荷。
另一个重要的失效机理是芯材和面板脱粘,因此对夹层结构胶粘剂的强度和成型工艺提出了更改要求,通常用于制造夹层结构的胶粘剂强度大于芯材,一般会在芯材内部发生破坏,所以为确保高效的胶接质量,胶接工艺也是结构制造过程中一个重要环节。
二、材料及工艺1. 材料体系[3]蜂窝夹层结构由蜂窝、面板,胶粘剂组成,其中蜂窝材料包括芳纶纸蜂窝(Nomex、Kevlar、Korex)、铝蜂窝及玻璃布蜂窝等,由于芳纶纸材料不导电,不存在电化腐蚀问题,还能够满足烟雾毒性(F S T)要求,局部失稳比铝蜂窝要小得多,所以应用较广泛。
目前,国外应用较多的是赫克塞尔(Hexcel)公司的HexWeb?蜂窝,国内主要是中航复合材料有限责任公司NRH系列蜂窝。
面板材料包括铝合金、玻璃钢及碳纤维复合材料等,其中碳纤维单向带或织物增强复合材料应用最多。