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2011年商用飞机复合材料应用国际论坛

召开年：2011
召开地：上海
出版时间： 2011-09-19

主办单位：中国航空学会

会议文集：2011年商用飞机复合材料应用国际论坛论文集

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1.低成本非热压罐工艺在飞机复材结构上的应用
- 廉伟
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：成本居高不下一直是阻碍高性能复合材料广泛应用的一大障碍，虽然复合材料已经成为以B787和A350为代表的民机结构中的主材料，但其同样面临高成本问题。本文调研分析了传统预浸料+热压罐复合材料应用体系中的高成本因素和目前所采取的低成本措施，并简要分析评述国内这些低成本措施的成效及影响因素。认为国外所公认的自动铺带铺丝、液体成型等低成本措施目前在国内还无法真正达到低成本的目的。在此基础上，分析了面向低成本应用开发的基于预浸料+非热压罐工艺的优势和特点，探讨了基于预浸料+非热压罐固化工艺在降低复材结构成本方面的潜力，并介绍了国际上非热压罐工艺的应用情况和研究动态。认为预浸料+非热压罐复合材料应用体系在继承传统预浸料优势和部分热压罐工艺特点的基础上摆脱热压罐限制，消除了热压罐购置和使用高成本的环节，固化压力低，固化工艺过程可弹性选择，对模具和辅料等要求不高，能有效降低最终产品的成本，可在国产大飞机的次承力结构中进行尝试性应用。
2.缝合对复合材料力学性能的影响
- 刘千;段跃新;肇研;谈亚飞;刘黎明;罗辑;李超
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：本文对锁式缝合、链式缝合、无缝合三种碳纤维复合材料进行了拉伸、弯曲、短梁剪强度研究，并分析了其破坏模式。结果表明，较无缝合复合材料，锁式缝合、链式缝合两种缝合复合材料拉伸及弯曲强度下降，短梁剪强度上升。
3.复合材料等同性研究及可互替代材料的许用值确定
- 乔永鑫;李强
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：复合材料等同性在评估由于工艺改变而引起的材料性能变化方面起重要作用。本文总结了验证复合材料等同性的方法，并基于此方法和工程经验提出了确定可互替代材料许用值的简单方法，研究表明，该方法基于概率学基础，可以简单方便的处理工程当中的实际问题。
4.复合材料球面框结构的设计及制造
- 宫占峰
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：本文针对飞机球面框设计中的关键问题进行探讨，给出了通过冲击特性确定球皮厚度，应力分布确定铺层方式，通过加筋方式提高负压下的稳定性的设计思路，然后论述了该结构的通过手工铺贴，热压罐固化成型方法。提供了一种可实现的球面框设计制造方法。
5.复合材料许用值和结构设计值
- 沈真;史有好;李国明
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：本文阐述了复合材料许用值与设计值定义的由来和演变，给出了目前国内外用于复合材料的许用值和设计值定义，阐述了许用值与设计值这两个术语本质上的差别以及二者的关系。本文指出了国内外使用设计许用值这一术语的现状和存在的混乱现象，结合复合材料结构设计的特点讨论了确定设计许用值的必要性及其内涵，阐述了将其归为许用值的理由。最后建议复合材料许用值应包括两方面内容，即材料许用值和设计许用值，并分别给出了材料许用值和设计许用值的具体内涵，讨论了含冲击损伤试样压缩强度作为许用值的限制。
6.高性能有机纤维增强复合材料的界面性能研究
- 王耀先;周洁鹏;张小康;赖娘珍;程树军
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：为了改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能，本文从树脂基体入手，依据相似相容原理和纤维的结构特点开发出两种新型热固性树脂—PCH树脂和AFR树脂，分别用作UHMWPE纤维复合材料和芳纶复合材料的基体，以未经表面处理的纤维作增强材料，采用热压成型法制备了UHMWPE 纤维/PCH和芳纶/AFR复合材料，并通过测定接触角、层间剪切强度 (ILSS)、横向拉伸强度和扫描电镜观察形貌等方法研究了复合材料的界面粘结性能。结果表明：UHMWPE 纤维和PCH 树脂浇注体的溶度参数相近，PCH树脂溶液在UHMWPE 纤维表面的接触角为15.6 °，说明对其具有良好的浸润性；UHMWPE/PCH 复合材料的ILSS和单丝拔出强度分别为42.6MPa和21.8MPa，均远大于UHMWPE/环氧树脂(EP)复合材料的相应强度，扫描电镜分析也表明UHMWPE 纤维增强PCH 树脂基复合材料具有优异的界面粘结性能。AFR 树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°，而EP与芳纶的接触角为68°，说明AFR 树脂对芳纶的润湿性优于EP；芳纶/AFR 复合材料的ILSS、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.6MPa、25.3MPa、2256 MPa，比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%，其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。
7.含冲击损伤复合材料层压板压缩破坏机理及剩余压缩强度估算方法研究
- 杨宇;孙侠生;沈真
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：本文通过多种无损检测手段，对含冲击损伤复合材料层压板的压缩破坏机理进行了试验研究，认为纤维断裂是导致含冲击损伤层压板压缩破坏的主要因素，并提出了一种层压板剩余压缩强度的估算方法。该方法能够将无损检测结果引入计算模型，通过计算含分层损伤层压板的应力分布来估算剩余压缩强度。
8.夹层结构滚筒剥离性能研究
- 周祝林;吴妙生;翁雷;谢晓芳;张建川
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：本文对夹层结构中面板与芯子的胶粘滚筒剥离强度进行理论分析，同时对在制订此性能的国家标准时进行过的不同滚筒直径，不同胶粘剂，不同面板厚度的试验结果进行分析比较。
9.颗粒增强铝基复合材料在民用飞机领域的应用及其前景展望
- 赵涛玉;陈登斌;陈刚
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：随着航空事业的发展，特别是近四十年来民用航空的发展，促进了复合材料新技术的发展。新一代大型民用飞机在新时代发展的一个显著特点是轻量化以达到节能的目的，因此对复合材料提出了更高的要求。同时目前民用飞机领域的竞争，归根结底，是飞机的竞争，是材料的竞争，特别是先进复合材料的竞争。复合材料的用量已经成为西方国家衡量某种大型民用飞机是否具有竞争力、发展潜力的重要依据之一。本文分析了颗粒增强铝基复合材料（Particle Reinforced Aluminum Matrix Composites, PRAMCs）的制备方法、国内外在飞机领域的应用现状，以及在我国民用飞机领域的发展前景，以期为我国民用飞机的选材提供一些参考。
10.民用飞机雷达罩疲劳分析载荷谱的编制方法研究
- 周春苹;李兴德;司源
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：按照适航文件的规定，民用飞机雷达罩需要满足CCAR25.571条款“结构的损伤容限和疲劳评定”的要求。本文参考民用飞机全机疲劳分析载荷谱的编制方法，编制了适用于民用飞机雷达罩的疲劳分析载荷谱。与以往军用飞机雷达罩疲劳载荷主要为机动载荷不同，民用飞机雷达罩的疲劳载荷以飞机的突风载荷为主，同时兼有飞机的机动载荷。rn 本文利用NACA疲劳载荷谱（含突风谱和机动谱）的载荷曲线，结合民用飞机雷达罩的基本载荷工况，通过叠加的方法确定了民用飞机雷达罩的疲劳分析载荷谱，并且针对复合材料结构对高载敏感的特点，在雷达罩疲劳分析载荷谱的编制中保留了雷达罩在飞机飞行全过程中所能遇到的所有高载情况，并在载荷谱的相应谱块中进行了高载替换。
11.民用飞机雷达罩疲劳试验载荷的简化方法研究
- 李兴德;周春苹;曲秀晓;王敏
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：民用飞机雷达罩因为有适航的要求，需要满足CCAR25.571条款的“结构的损伤容限和疲劳评定”要求。在民用飞机雷达罩的研制中，需要根据雷达罩的疲劳分析谱编制雷达罩的疲劳试验载荷谱。在根据疲劳分析载荷谱及雨流计法得到了雷达罩的疲劳试验载荷工况后，按照一定的准则，对参与疲劳试验的工况进行载荷简化，以便能够使用与静力试验相同的工装，实现雷达罩的疲劳试验。
12.民用飞机雷达罩疲劳试验载荷谱的编制方法研究
- 李兴德;周春苹;曲秀晓;司源
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：民用飞机雷达罩需要满足CCAR25.571条款的“结构的损伤容限和疲劳评定”要求。本文讲述雷达罩疲劳试验载荷谱的编制方法。首先根据雷达罩的疲劳分析载荷谱，计算雷达罩在不同载荷工况下的气动载荷及惯性载荷，施加到雷达罩有限元模型上，通过NASTRAN软件进行计算，得到雷达罩在不同组合疲劳工况下的应力、应变及强度比的分布，再采用雨流计法，按照一定的截除准则，根据疲劳分析谱的载荷顺序，进行载荷筛选，得到用于雷达罩疲劳试验的疲劳试验载荷谱。
13.通用飞机金属-复合材料结构适航验证过程研究
- 孙银宝
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：随着材料技术以及设计技术的进步，复合材料已经越来越多的被通用飞机制造商所接受。复合材料对飞机带来的潜在的节能效应、高可靠性、以及潜在的成本效应是飞机设计人员以及制造商选择复合材料结构的主要原因。基于成本以及复合材料应用的考虑，作为全金属结构以及全复合材料结构的中间产物----金属-复合材料结构也被大量应用于通用飞机结构。一般而言，金属-复合材料结构即蒙皮为复合材料，金属为内部骨架。rn 本文通过某型通用飞机的典型金属-复合材料结构的设计以及适航验证过程的相关工作，对该类型结构的试验认证方法以及试验认证过程中的考虑因素做了详细的介绍，对目前金属-复合材料结构的的验验证方法进行了总结。希望通过金属-复合材料结构适航验证工作，对结构设计人员以及适航工作人员给出一定指导。
14.反应性阻燃剂N-(2,4,6-三溴苯基)马来酰亚胺改性聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫的制备与性能研究
- 杨洋;刘卫平;陈小强;雷毅
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：本文采用N-(2,4,6-三溴苯基)马来酰亚胺（TBPMI）作为反应性阻燃剂与甲基丙烯酸、丙烯腈共聚，通过调节反应性阻燃剂的用量成功制备了不同的改性聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫。研究结果表明，经TBPMI改性的PMI泡沫的Tg 均在212℃左右，经过200℃下处理2小时，可进一步提高泡沫的Tg。改性后泡沫的热稳定性明显提高，10%热失重温度为485℃，高于未改性PMI泡沫28℃。改性泡沫的压缩强度为0.6-1.3MPa。随TBPMI 含量的增加改性泡沫的阻燃性能明显提高，极限氧指数（LOI）值从26.0逐渐升高至28.0，火焰垂直燃烧熄灭时间按则从13.1秒下降至3.8秒。
15.机载天线罩的低成本研制
- 沈利新;严晓娟
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：本文通过对某翼型机载天线罩电性、工艺、材料优化设计与分析，罩壁采用了性价比高的无碱玻璃纤维织物增强环氧树脂复合材料，成型工艺采用了抽真空灌注成型加热固化工艺，为翼型机载天线罩及相关制品摸索出一条性价比优异的低成本研制方案。
16.基于小样本复合材料B基准值统计分析模型研究
- 王爱军;李强
- 《2011年商用飞机复合材料应用国际论坛》 | 2011年
摘要：复合材料许用值在材料规范、质量控制等方面起重要作用。本文总结了复合材料许用值统计的单点模型和合并模型，分析比较了两种统计模型的不同点和各自适用性。基于一定的统计假设，给出了基于小样本数据统计复合材料B基准值的原理和统计模型，并给出两种修正批次差异性的方法。研究表明，基于该小样本模型可以得到保守但十分接近母体B基准值的统计值。