民用飞机复合材料后机身结构适航验证方法

民机复合材料结构设计许用值及其确定方法刘衰财;刘湘云【摘要】The design allowableness is the key basis for the design and verification of composite struc-tures.At present,the relevant domestic research is still in its infancy.The concept of design allowable-ness is introduced,the airworthiness requirements of design allowableness are explained,and a suitable test matrix and corresponding test method are given according to the design standards.Finally,the fea-sibility of this method is verified by the example of civil aircraft wall.Such method can be used to pro-vide a reference to the further research of composite design allowableness.%设计许用值是复合材料结构设计和验证的关键基础,目前国内相关研究仍处于起步阶段.本文介绍了设计许用值的概念,详细解读了设计许用值的适航要求,并根据设计标准给出了合适的试验矩阵以及相应的试验方法.最后应用某民机壁板实例验证了此方法的可行性,为进一步研究复合材料设计许用值提供参考.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2018(050)001【总页数】5页(P81-85)【关键词】复合材料;设计许用值;适航要求;试验矩阵【作者】刘衰财;刘湘云【作者单位】中国商飞上海飞机设计研究院,上海,201210;中国商飞上海飞机设计研究院,上海,201210【正文语种】中文【中图分类】V214.8随着复合材料设计水平、制造工艺和技术水平的不断发展，复合材料结构在民机应用越来越广泛，结构应用部位也越来越关键。

复合材料在航空领域的用途航空工业是一个高度技术化和创新性的领域，复合材料作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的新型材料，在航空领域得到了广泛的应用。

复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有优异的性能，能够满足飞机在强度、刚度、耐热性、耐腐蚀性等方面的要求。

本文将探讨复合材料在航空领域的用途，以及其在飞机制造、航空器结构、航空航天技术等方面的重要作用。

一、复合材料在飞机制造中的应用1. 复合材料在飞机机身中的应用飞机机身是飞机的主要结构之一，承担着飞行载荷和保护乘客的重要任务。

传统的金属材料虽然强度高，但密度大，容易生锈，而且加工复杂。

相比之下，复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，能够大幅减轻飞机自重，提高飞机的燃油效率和飞行性能。

因此，复合材料在飞机机身中得到广泛应用，使得飞机更加安全可靠。

2. 复合材料在飞机机翼中的应用飞机机翼是飞机的另一个重要部件，直接影响飞机的升力和飞行稳定性。

复合材料具有优异的强度和刚度，能够有效减轻机翼的重量，提高飞机的升力系数和飞行效率。

同时，复合材料还具有良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能，能够延长机翼的使用寿命，降低维护成本。

因此，复合材料在飞机机翼中的应用也越来越广泛。

二、复合材料在航空器结构中的应用1. 复合材料在航空器机身中的应用除了民用飞机，军用飞机和无人机等航空器也广泛采用复合材料作为机身结构材料。

复合材料具有优异的隐身性能，能够有效减小雷达反射截面，提高飞机的隐身性能。

同时，复合材料还具有良好的抗弹性和抗冲击性能，能够提高航空器的生存能力和作战效果。

因此，复合材料在航空器机身中的应用对于提高航空器的综合性能具有重要意义。

2. 复合材料在航空器翼面中的应用航空器的翼面是承受飞行载荷和提供升力的重要部件，对于航空器的飞行性能和稳定性起着至关重要的作用。

复合材料具有优异的强度和刚度，能够有效减轻翼面的重量，提高航空器的升力系数和飞行效率。

同时，复合材料还具有良好的耐热性能和耐腐蚀性能，能够适应复杂的飞行环境和恶劣的气候条件。

复合材料在飞机上的应用摘要复合材料在降低结构重量、改善机体结构、提高安全性、减震性和使用耐久度等多个方面有着自己特有的贡献。

随着我国航空强国战略方针的实施，大型民航客机对高性能、功能强、结构功能一体化的高性能先进复合材料的需求日益提升，关键复合材料和结构制件成为限制相关领域进一步发展的瓶颈。

我国对复合材料的研究与制造无疑对飞机蒙皮各方面性能的提升有着至关重要的作用。

关键词：新型复合材料；航空引言在航空行业日益发展的今天，无时无刻都有飞机飞行在蓝天之上。

某时间点中国领空及周边民航运输机分布图如图1所示图1某时间点中国领空及周边民航运输机分布图那么面对如此数量庞大的运输线，如此错综复杂的航行高度，如此变化莫测的气象环境，我们的民航客机又是怎样来克服重重困难的呢？这就要介绍出我们的主角——复合材料。

复合材料具有许多极其重要的性能特质，如比重小；抗疲劳性优良，耐久度高，使用寿命长；减震性能优良，耐高温，安全性好，与金属材料相比不易腐蚀；可设计性灵活，可减小机身重量，有利于施工和维护，因此对航线维护和定检维护提供了巨大的便利与可操作性。

复合材料主要种类复合材料机体主要包括金属和非金属。

增强材料主要有植物纤维、碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、晶须、金属。

应用于不同的场景和位置，它们所发挥的功能是不一样的，复合材料的种类和特性也是纷繁杂多的。

总的来说，目前航空航天领域使用较为广泛的复合材料主要包括碳基复合材料，强树脂基复合材料和金属基复合材料。

同时也在逐步拓宽对植物纤维复合材料的使用。

非金属材料与金属材料对比先进复合材料中采用最广泛的纤维材料是碳、石墨、芳纶和硼。

在该类复合纤维材料中，碳纤维是在先进加强件上所投入使用的最通用的纤维材料，很多航空器的零部件和内外装饰都运用到了碳纤维复合材料，可见其用途之广。

在此综合部分常见的复合材料来进行性能对比，如玻璃纤维复合材料、碳纤维环氧复合材料、有机纤维环氧复合材料、硼纤维环氧复合材料、硼纤维铝复合材料、钢、铝合金、钛合金。

民用飞机复合材料结构孔隙率的影响及检测廉 伟中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210摘要：本文从工程实践出发，总结了民用飞机复合材料结构中孔隙率产生的原因及相关工艺控制措施与孔隙率之间的内在关系，对比分析了目前航空工业界和主制造商可接受的孔隙率标准，探讨了孔隙率对复合材料理化特性及力学特性影响机理，对比了不同孔隙率的检测方法和孔隙率的控制方法，并给出了考虑结构安全和成本，在工程设计、制造和验证中统筹考虑可接受孔隙率的建议。

关键词：民用飞机复合材料结构孔隙率无损检测1 引言机体结构主要采用高性能复合材料的新型民机B787引领了复合材料在民机结构中应用的飞跃式发展和航空结构材料的应用变革，其复材用量重量占比接近50%；其竞争机型A350复材用量更高，达到52%；波音最近声明B777的改进型B777X的机身结构和此前宣布的机翼结构同样将采用复合材料；中俄即将联合研制的宽体客机中结构材料用量也将达同等水平。

由此可见，航空界已对复合材料在降低结构重量、油耗与排放、全寿命周期成本上达成共识。

航空复材结构的飞跃式发展是以材料进步、工艺发展、评价体系逐步成熟和大尺寸产品制造问题解决等为基础的，即便如此，复合材料领域还有诸多问题有待继续研究和解决，孔隙率便是其中之一。

对于孔隙，不同的手册、标准和规范给出了不同的定义，但其本质含义基本统一，即复合材料内部的、几何尺寸很小的、多点分布的孔洞（可能是空气、挥发物或空穴）。

孔隙是复合材料结构中常见缺陷的一种，通常用其体积占材料总体积的百分比来表征，也即孔隙率。

孔隙的尺寸跨度很大，线性尺寸可能从几个微米到几百个微米不等，在波音公司的规范中，甚至认为一簇密集孔穴缺陷中只要最大的直径小于6.35mm，该簇孔穴即被视为孔隙。

2 孔隙产生的原因及其影响目前航空工业领域，复合材料结构主要采用预浸料-热压罐固化工艺或液体成型工艺，虽然工艺形式和参数各不相同，但本质过程都是树脂基体与纤维增强材料之间的复合及树脂固化的过程，因此孔隙总存在于基体、树脂纤维界面或层间，典型的孔隙形貌如图1、2所示。

客机复合材料APU舱门结构设计及分析摘要：按照结构布局、适航要求及APu门载荷水平，对复合材料APu舱门结构进行设计研究。

为满足防火要求和闪电防护要求，选择先进碳纤维复合材料和泡沫芯材，设计了一种复合材料夹层结构。

利用有限元模型对夹层结构在气动载荷和风载作用下进行应力和位移分析，得到应变云图和变形云图，分析说明该夹层结构设计满足设计要求。

关键词：APU舱门；结构设计；复合材料；夹层结构随着航空科掣技术曲不断进步．新材科飞速发展．其中尤以先进复合材料的发展最为突出。

先进复合材辩主要包括较高强度和横量的玻璃纤堆、碳纤维、芳纶纤维等增强的复台材抖，耐高温的纤雏增强陶瓷基复台材科、隐身复合材料、梯度功能复台材料等。

一、国内外复合材料发展现状与趋势过去一个世纪，航空用复合材料经历了很大的发展变化。

2O世纪60年代以硼、环氧为代表，先进复合材料问世，源于军机结构减重需求。

此后，碳纤维成为主要增强纤维，民机着重研究了与安全性、可靠性、经济性相关的复合材料性能和设计、工艺技术。

日本东丽公司00碳纤维（基准型碳纤维）达到波音公司碳纤维材料规范BMS9—8要求。

T300／环氧（采用未改进胺类固化剂）复合材料符合波音公司复合材料预浸料标准BMS8—256要求（含复合材料性能指标要求），为民机结构用第1代复合材料，用于操纵面和尾翼结构。

波音公司提出了新的复合材料预浸料标准BMS8—276，概述了主承力结构复合材料性能目标。

波音公司提出改进碳纤维性能，要求碳纤维拉伸弹性模量提高30％、拉伸强度提高50％，同时，开发高抗分层能力的韧性树脂基体，欲将复合材料结构设计许用应变由第1代复合材料的0．13～0．14％提高到0．16～0．18％，以使新一代复合材料适合民机主承力结构应用。

NASA发布RP1142碳纤维／热固型韧性树脂复合材料标准规范。

中模量、高强度型碳纤维T800达到波音公司碳纤维材料标准BMS9217要求，并与同期研发的180~C固化韧性环氧树脂构成的复合材料（如T800H／3900—2）达到波音公司材料标准BMS8—276要求。

Science &Technology Vision 科技视界民用飞机高强度辐射场（HIRF）防护适航验证方法研究Research on Airworthiness Verification Means for HIRF Protection章光灿(上海飞机设计研究院液压系统设计研究部,中国上海201210)【摘要】随着飞机安全飞行与着陆对电子/电气设备依赖性越来越强，而空间HIRF 环境日益严酷，飞机HIRF 防护设计及适航验证也变得日益重要。

本文首先比较了目前国内外适用的HIRF 防护适航条款，并解析了相应适航条款。

其次，根据适航咨询通告AC20-158详细介绍了民用飞机HIRF 防护适航验证的具体流程及试验要求。

最后介绍HIRF 适航验证过程中局方的适航审查内容及关注点。

【关键词】HIRF ；试验；合格审定【Abstract 】With the safe flight and landing of aircraft becoming increasingly dependent upon the electrical/electronic equipment,and the HIRF environment becoming much more severe,it is more meaningful to do research on the airworthiness verification methods for HIRF protection.Firstly,this paper compares the airworthiness HIRF protection regulations establish by FAA,EASA and CAAC and analyzes it.Secondly,according to the Airworthiness Advisory Circular AC20-158,this paper introduces the verification procedures and test requirements for HIRF protection.Finally,it discusses the concerns which the airworthiness authorities may pay an attention to.【Key words 】HIRF;Test;Certification0引言高强度辐射场（HIRF ，High Intensity Radiated Fields ）电磁环境是由雷达、无线电台、广播电视发射台，以及其它陆基、舰载或机载射频发射机等传输电磁射频能量而产生。

复合材料许用值试验件制造过程质量控制与检验王春寿;张冠彪;刘衰财【摘要】Due to various types, multiple batches and high manufacturing accuracy for civil aircraft composites al-lowable value specimens, strict quality control is required during the manufacturing process to improve the acceptability of specimens. Huge amount of composites allowable value specimens are needed, and lots of parameters of each specimen should be inspected, so it is necessary to use reasonable inspect methods to increase efficiency. Based on author's experi-ence about composites allowable value specimens manufacturing, some manufacturing process quality control methods and inspection methods are refined, which provide references for subsequent manufacturing of composites allowable value specimens.%民用飞机复合材料许用值试验件的类型繁杂、批次多且制造精度要求高,试验件的制造过程需要严格的质量控制以提高试验件的合格率;复合材料许用值试验件数量庞大且每个试验件需要检测的参数多,要提高试验件的检测效率就必须有合理的检测方法.根据自身从事复合材料许用值工作的经验,提炼了一些制造过程质量控制方法和检测方法,为复合材料许用值试验件的制造提供参考.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2018(061)008【总页数】3页(P92-94)【关键词】复合材料;许用值;制造过程;质量控制;检测方法【作者】王春寿;张冠彪;刘衰财【作者单位】中国商飞上海飞机设计研究院,上海 201210;中国商飞上海飞机设计研究院,上海 201210;中国商飞上海飞机设计研究院,上海 201210【正文语种】中文复合材料有着传统金属材料无法比拟的优势，如比强度高、比刚度高、可设计性强、疲劳性能好等，因此其在民用飞机结构中的应用逐年攀升。

民用飞机VARI碳纤维复合材料性能研究朱苗;高丽红;刘刚;刘强;吴一波【摘要】针对多批次的RTM6-2树脂和G0926 SB 1304 TcJ InJ E012F织物,对采用低成本真空辅助树脂渗透成形工艺(VARI)制备的该碳纤维复合材料开展了性能验证及评价研究,具体包括:对比分析了三批次的物理性能以及不同环境(温度和湿度)条件下5批次的VARI碳纤维复合材料力学性能,获得了VARI碳纤维复合材料的基本性能数据.这为民用飞机用树脂基复合材料的设计、优化选材以及技术指标的确定、材料规范的制定等奠定了基础,也为其在民用飞机上的应用和适航符合性验证提供了一定的依据.【期刊名称】《航空科学技术》【年(卷),期】2017(028)010【总页数】5页(P35-39)【关键词】VARI;批次;物理性能;力学性能;试验环境;碳纤维复合材料【作者】朱苗;高丽红;刘刚;刘强;吴一波【作者单位】西安飞机工业(集团)有限责任公司,陕西西安 710089;航空工业第一飞机设计研究院,陕西西安 710089;航空工业第一飞机设计研究院,陕西西安710089;中航复合材料有限责任公司,北京 101300;卢森堡赫氏控股卢森堡有限责任公司,上海 200235【正文语种】中文【中图分类】TB332先进树脂基复合材料具有比强度、比刚度高和结构可设计等优点，在航空领域内已得到了广泛应用，其应用部件也已由次承力结构件日趋发展到主承力结构件（机翼、机身和尾翼等部位），且应用逐步扩大。

目前，航空用先进树脂基复合材料主要采用预浸料/热压罐工艺制备。

由于该工艺需要多个步骤才能实现复合材料的整体成形，且热压罐价格昂贵、能耗高以及原材料低温储存等，其制造成本占了60%～70%[1～9]。

因此，低成本及整体性复合材料制备工艺是当今复合材料制备发展的一个重要方向，如树脂传递模塑（RTM）、树脂膜渗透（RFI）和真空辅助树脂渗透（VARI）等。

其中，VARI工艺已广泛应用于复合材料制备中，具有易于控制构件整体性能、一体成形、工艺周期短、所需真空压力低、设备及工艺成本低、污染小等优点。

2020年第2期总第137期2020 No. 2Sum No. 137民用飞机设计与研究Civil Aircraft Design & Researchhttp : //myfj. cnjoumals. com myfj_sadri@comae, cc (021)20866796DOI : 10.19416/j. enki. 1674 - 9804.2020.02.009航空材料适航条款符合性验证研究李龙彬"程普强I 隋立军2（1.航空工业第一飞机设计研究院71089；2.中国民用航空适航审定中心西安航空器审定中心710065 ）摘要:结合工程实践，针对民用航空适航规章CCAR25-R5中与材料相关的603,613条款符合性验证进行了分析和探究。

首先研究了条款制定及修定的历史过程和条款的具体含义，明确了条款目的和具体要求,然后结合经验，给出了在型号合格审定过程 （TC ）中满足适航条款要求的方案，指出对条款的符合有两个层次方面的要求，一是要说明材料规范/标准中指标确定的合理性;二是要证明使用的材料性能指标满足材料规范/标准的要求。

针对条款认可的行业规范、技术标准规定和用户规范三类 规范，进一步给出了三类规范的适航符合性验证具体方法。

最后结合实际情况，针对如何在TC 中有效提高材料规范的适航验证工作效率，给出了三种改进工作的建议，提出材料规范的验证工作最好是单独专项进行，此项工作需要进行顶层协调规划。

关键词：航空材料;适航;民用飞机中图分类号:V221.91文献标识码：A OSID ：0引言在飞机设计过程中，必须预先考虑几种不确定的因素：（1）在飞行和地面使用中可能有超出限制 载荷的情况；（2）用理论计算和实验方法确定的结 构应力的准确性；（3）结构材料特性的分散度和制造工艺的不准确性；（4）从整个飞机使用寿命期材 料强度的下降⑴，可以看出材料的不确定性对整个飞机的安全性有比较重要的影响。

民机复合材料平尾安定面两种结构布局分析作者：刘杰来源：《科技与创新》2014年第14期摘要：越来越多的民用飞机平尾采用复合材料制造，该结构通常采用两种典型布局，即双梁多肋式结构布局或多梁（墙）式结构布局。

从适航、重量、装配和结构承载等多个角度对两种典型复合材料平尾结构布局进行了分析，提出多梁或者多墙式布局的缺点和不合理性，并建议采用双梁式布局。

关键词：复合材料；平尾；多梁；适航审定中图分类号：V26 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0001-02由于复合材料具有较高的比强度、比刚度、疲劳特性好、耐腐蚀等优点，本文以平尾安定面的两种典型结构布局为研究对象，并从复合材料平尾结构的适航符合性角度进行分析。

1 平尾的设计要求和典型布局平尾主要用来平衡飞机其他部件因空气动力和惯性力所产生的力矩和操纵飞机做俯仰机动。

设计平尾时，需要注意满足以下几方面的要求：①气动外形要求。

用来满足气动阻力和升力特性的要求。

②强度—重量要求。

应能承受各种规定载荷的强度或刚度要求，同时在飞行范围内不得发生静、动气动弹性的不稳定现象（颤振、发散等）。

③使用维修要求。

应考虑平尾安定面是承受重复载荷作用的部件，对结构的检查应具有良好的可见性、可达性和快速、高质量修理的能力。

④工艺性要求。

由于平尾的翼型较薄，主盒段翼盒高度低，结构高度小，装配通路狭窄，更应注意良好的工艺性设计。

平尾安定面常采用两种典型的结构布局，即双梁多肋式和多梁（墙）式。

B737，B757，B767，A320，A340-300，A340-600，A350，C919等主流民用飞机的平尾均采用双梁多肋式结构布局。

F16和B787的平尾则采用了多梁式结构布局。

2 胶接结构的适航审定要求民用飞机的结构必须考虑适航符合性。

所谓的胶接是指通过胶接工艺形成的结构连接，是由一个或多个预先固化好的复合材料或金属零件组成的结构。

民用飞机复合材料平尾由于装配高度小、机械连接难度大，往往采用共固化或共胶接的方式装配。

机械设计与制造工程Machine Design and Manufacturing Engineering 3Feb.2021Vol. 50 No. 22021年2月第50卷第2期DOI ： 10. 3969/j. issn. 2095 - 509X. 2021.02. 017民机防火墙适航技术要求及验证方法研究林家冠（中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，上海201210）摘要：飞机上的防火墙主要用于隔离火区和飞机其他部位，确保火区内着火不会对飞机构成危 害。

运输类飞机适航标准第25部（CCAR-25）第1191条 防火墙的适航要求。

对25.1191条款进行解读，结合型号设计和验证经验给出了符合性方法，采用设计说明和试验室试验方法验 证25. 1191条 要求,详细介绍了防火墙防火试验的验证 、内容，对运输类飞机的防火墙设计及验证工作有一定的参考意义。

关键词：防火墙；适航要求;符合性方法；防火试验中图分类号：V228.8 文献标识码：A 文章编号：2095 -509X （2021）02 -0079 -04飞机发动机短舱构的防火墙设计是型号飞机设计的重点，适航取证的重要审项目。

航空事故资料可以发现，曾发 起发动机失火后引燃飞机机机身导致飞机坠毁的事故。

如2011年1月，俄-134飞机在滑行时发动机起火 ,导致1 亡,3 .伤；2011年7月，俄 -20飞机飞行途发动机起火，在实 发生事故，事故中有7 亡，4 重伤%门。

代运输类飞机设计时要求 防火 防 火罩将飞机上火他部位 ，以防止火区着火后火焰蔓他部位，弓I 灾难性事故。

1985年12月31日，航空发布了 的《运输类飞机适航标准》（CCAR -25）% 2&， 第25.1191条“防火墙”参联邦航空局发布的FAR25部§25. 1191制定%3&，规定了运输类飞 机防火墙的适航要求。

运输类飞机在适航取证过程 须表明对25.1191条的符合性。

大飞机垂直尾翼复合材料结构设计摘要:随着社会经济的不断发展,航空领域的运行进程逐渐加快,航空装备发挥了很高的优势。

其中，该项设备内的复合材料结构件使用数量逐渐增多，强化的飞机自身的抗冲击性能，从一定程度上确保了飞机安全行驶，在确保机身质量和强度以及改善飞机功能的基础上达到行业稳定运行的目的。

面对竞争日益激烈的市场,航空制造企业要想在市场竞争中占据主导地位，并在市场上脱颖而出,关键在于动态探索复合材料结构制造设计,掌握若干关键点,优化创新测试技术,并在测试飞机复合材料结构性能的基础上,达到飞机稳定行驶的目的。

本文主要对大飞机垂直尾翼复合材料结构设计的应用进行了探讨。

关键词:大型飞机;复合材料;结构制造;检测技术要点随着社会科学技术的不断进步,复合材料已广泛应用于飞机制造的生产过程中。

国内外许多专业致力于研究复合材料的装配与连接技术,并研究了许多新型复合材料和新工艺技术。

然而,我国在这一领域的研究和应用还相对落后。

对于复合材料来说,有着刚度性能大以及强度高和设计灵活性良好以及抗疲劳等诸多特征，基于优势极高而被普遍应用到了大型飞机制造中。

在飞机结构中,中低复合材料结构的规范应用起着非常重要的作用,既能减轻飞机的重量,又能保证整体的稳定性。

在大型飞机复合材料结构的制造过程中,应根据实际情况进行规范设计,以节约复合材料的输出成本,利用自动化和数字化技术的优势开展结构制造作业,确保大型飞机复合材料结构制造质量的整体提升。

事实上,复合材料结构制造技术和检测技术种类很多,必须以标准化的方式进行选择,以加强复合材料结构的整体质量,保证飞机的稳定性。

一、大飞机复合材料技术的发展现状我国航空复合材料的研究与开发起步不晚,始于20世纪70年代。

自1983年强力5型飞机使用复合材料以来,我国航空装备复合材料消费量在20世纪80年代基本保持在1%的水平。

应用部位主要包括天线罩、口盖类、设备舱类、发动机整流罩等非承力结构;20世纪90年代至21世纪初，从20世纪90年代到21世纪初,复合材料在战斗机上的应用可达6%。