(4) : 6372640. (in Chinese)作者簡介 :黃沛霖 (1975 -)　男 ,講師。主要研究方向 :飛行器隱身設計、飛行器總體設計。

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(責任編輯 :李鐵柏 )

　　文章編號 :100026893 (2008) 0320605206

特邀復合材料技術與大型飛機
陳紹杰
(沈陽飛機設計研究所 ,遼寧沈陽　 110035)

Composite Technology and Large Aircraft
Chen Shaojie
(Shenyang Aircraft Design and Research Institute , Shenyang　110035 , China)

摘　要 :給出了先進復合材料在大型飛機上應用的歷史和現狀
,特別是在 B787
和 A380等機種上的近期應用。指出了應用是從小到大、從少到多、從弱到強 ,一步一步走過來的。分析了應用的技術基礎 ,說明了復合材料是一個性能優異的新材料 ,這是前提基礎 ;其次應用是各種預研計劃認真執行的結果 ;低成本復合材料技

建議。關鍵詞 :復合材料 ;技術 ;大型飛機 ;應用 ;建議中圖分類號 : V21418 ; V222　　　文獻標識碼 :A Abstract : The history and present status of the development and application of advanced composites on large aircraft , especially on B787 and A380 are provided , which indicates that the application developed step by step from small to large , from little to much , from weak to strong. The technology bases of application are ana2 lyzed. The fact that composites are excellent materials is the primary condiction for its widespread application in aircraft. Secondly. the application is also a result of carrying out various research plans. Affordability of composite technology is an important premise , including low cost design technology , manufacture technology , and material technology. The advance of composite technology over the last 30 odd years is a powerful guaran2 tee for its application. The paper discusses the issues and disparity in the field of composite materials technolo2 gy in China and puts forward suggestions for developing composite technology on large aircraft in the country.
Key words : composite;technology;largeaircraft;application; suggestion
　　研制大型飛機已被列入中國中長期科技發展域存在的問題和差距 ;提出發展中國大型飛機復規劃。 2007年 2月 26日 ,在國務院常務會議上 ,合材料技術的相關建議。 原則批準了大型飛機研制重大科技專項正式立1　大型飛機上復合材料的應用項 ,并將組建大型客機公司具體管理運作此事 ,確保研制工作按計劃加速推進 ,這引起了國內外高大型客機目前突出強調安全性、經濟性、舒度的關注。 適性和環保性 ,這些性能上的高要求決定其對
2007年 7月 8日美國波音飛機公司的 B787復合材料需求的迫切性和必然性。先進復合材
正式下線 ,其焦點、亮點和難點主要就是復合材料料誕生于 20世紀 60年代末 ,大型客機早于 20技術及其應用。飛機性能的不斷提高一直與采用世紀 70年代初就開始了先進復合材料應用的性能優異的新材料密切相關 ,一代飛機 ,一代材歷史進程。 料。研制我國的大型飛機 ,復合材料無疑將是其11 1　歷史與沿革
關鍵技術之一 ,因而形成了當前人們議論和研發的熱點。以美國而言 ,應用大致分為 4個階段 ,首先應本文旨在介紹復合材料在大型飛機上應用的用于受力很小的構件 ,如前緣、口蓋、整流罩、擾流歷史和沿革 ,應用的現狀和實例 ;分析中國于該領板等 ;第二階段用于受力較小的部件 ,如升降舵、方向舵、襟副翼等 ,已有了一定的規模 ;第三階段
收稿日期 :2008201229 ;修訂日期 :2008202221用于受力較大的部件 ,如水平尾翼、垂直尾翼、發通訊作者 :陳紹杰 E2mail :wubin1028 @sina. com房等部件 ,規模已較大 ;第四階段 ,即現階段 ,用于

機翼、機身等主承力結構 ,規模已很大。從中明顯可見應用是由小到大、由少到多、由弱到強 ,循序漸進 ,一步一步走過來的。如第三階段中完成了 B737平尾、 DC210垂尾、 L21011垂尾 3個尾翼的研制、試用和鑒定 ,此后在 B737 ,B747 ,B757和 B767上復合材料進入正式批生產應用。在較新研制的 B777上則正式應用于平尾、垂尾和機身地板梁等處 ,用量達 9 900 kg ,占結構總重量的 11 %,已具備相當的規模。
再看歐洲的情況。歐洲空中客車工業集團 ,亦于 20世紀 70年代中期開始了復合材料應用的進程 ,走過的路和美國相似 ,先上舵面 ,再上尾翼 , 1978年始研制 A320的復合材料垂尾 ,至 1985年完成 ,實現減重 20 %。此后 A320 ,A330 ,A340等機種上均大量使用了復合材料 ,把復合材料的用量推廣到 15 %左右 ,此時情況比美國尚有所超出。大型民機上復合材料的應用情況詳見圖 1,從圖中可見近年來應用的進展是很快的。

圖 1　大型客機復合材料應用情況 Fig1 1　Application of composites on large aircraft over time
　　多年來波音和空客在民機市場上競爭激烈 ,技術上先進復合材料的應用則是其主要的對峙內容之一 ,他們要競爭復合材料技術的“霸主”地位。下面介紹應用的近況 ,由此可窺一斑。
11 2　A380的應用
空客集團已研制成超大型客機 A380 ,雖推遲進度近兩年 ,但目前已首飛并正式交付航線使用。該機共用復合材料 25 %,主要應用部件包括中央翼、外翼、垂尾、平尾、機身地板梁和后承壓框等 ,僅中央翼盒就用復合材料 5 300 kg ,實現減重 1 500 kg ,板厚可達 45 mm,對接主交點處厚達 160 mm,受載很大。其水平尾翼的大小超過 A320的機翼 ,半展長 19 m,內裝燃油 ,號稱世界上正在飛行的最大復合材料整體油箱。其機身后承壓框 61 2m ×51 5m ,上有泡沫塑料充填的加筋 ,用 RFI (樹脂膜溶塑 )技術成形 ,號稱世界上最大的 RFI整體成形構件。機身 I型地板梁 ,跨度近 6 m,兩端固支 ,受載很大 ,由日本的 J AMCO公司采用創新的拉擠技術制造 ,拉進去的是預浸料而不是纖維。
A380上機身還大量應用了 Glare層板 ,共用 27塊達 470 m2之多 ,約占結構總重的 3%～ 4 %,與相應的鋁合金板比實現減重 25 %～ 30 %,疲勞壽命提高 10～15倍 ,長達 14 m的垂尾前緣也擬采用此層板。 Glare是玻纖增強鋁合金層板 ,中國稱作超混雜復合材料 ,由荷蘭 Delft大學最先研究開發 ,已有 20多年的歷史 ,較之以前應用的 ARALL層板 ,芳綸增強鋁合金層板有更好的雙周疲勞性能 ,且成本較低 ,只是密度稍大一些。
　
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