最近的一期《兵工科技》,里面讲了航空复合材料的应用, ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 13:32:55
这个文章题目是“细说苏-30MKI ” ,里面谈了很多内容,看了比较过瘾,作者是西北工业大学飞行器设计系,航空专家王正平教授。里面有一个段落专门是讲航空复合材料的应用,我就摘录几段文字

1。“航空复合材料现在有一个最大的缺点就是“娇气”,不像传统金属材料那样经久耐用,那样皮实。以现在的航空复合材料使用做例子,一般都是一个壁板,一个口盖那样的逐个替换,而战斗机作战使用环境是极其恶劣的,要么低温,要么高温,要么过载,变化范围很大。航空复合材料用时间长了就不行了,这是一个很主要的问题。”

2。“这里我特别要谈复合材料减重的概念,实际上这是一个错误的概念。因为目前复合材料使用,主要还是在机翼舵面,口盖等非承力结构上和部分次要承力结构上,而飞机的梁,框架等主要的承力结构,目前还没有办法使用复合材料,因为复合材料物理结构目前还达不到主承力结构的使用要求。而我们都知道,飞机上最重,占整个机体结构重量比重最大的,就是飞机的各个主承力结构件。既然复合材料在这些地方没法用,那么它的减重效果其实是非常有限的。比如F-22就号称大量使用了复合材料,但它的主梁等承力结构,使用的其实都是钛合金材料,因此F-22用复合材料减重其实没减多少。”

3。以印度的LCA轻型战斗机为例,号称用了30%-40%的复合材料,按理说飞机应该很轻了吧,但实际上,跟它尺寸差不多的枭龙战斗机,基本上实用的都是传统金属材料,反而要比它轻得多。”

4。“走简单的用部分复合材料部件替代传统材料部件的路,是一条弯路,这种使用复合材料的思路是错误的。”

先说第一点,按照王教授的观点,复合材料如果是用在战斗机上的话,因为使用环境恶劣,复合材料部件是不是都是有寿命期限的,和发动机部件一样,用了多少小时就要换新的?

还有他讲的第二点,说猛禽战斗机用了复合材料以后没减多少重量,这个是不是有问题,别的不说,如果用复合材料用飞机本身的蒙皮,这个就比铝合金蒙皮能减不少重量吧?猛禽飞机的发动机很猛,即使机体重量大一些,也不会太影响机动性。如果用复合材料不能减很多飞机重量,老美费那个劲干什么?

还有他说的国产枭龙战斗机要比印度的LCA轻的多,这个有根据么?我觉得印度光辉战斗机还是结构设计有问题,印度国内独立搞战斗机不足,如果不用复合材料,用全金属结构,恐怕超重更厉害了。

王教授讲仅仅把复合材料当作减重手段是落后的概念,其实军用飞机用复合材料就是为了减重,恐怕很多年内军用战斗机也是不可能去搞全复合材料概念的。王教授的观点是“只有走全复合材料,整体设计的新路,才能真正让复合材料在航空器上得以良好应用”。战斗机上用全复合材料可能么?这个文章题目是“细说苏-30MKI ” ,里面谈了很多内容,看了比较过瘾,作者是西北工业大学飞行器设计系,航空专家王正平教授。里面有一个段落专门是讲航空复合材料的应用,我就摘录几段文字

1。“航空复合材料现在有一个最大的缺点就是“娇气”,不像传统金属材料那样经久耐用,那样皮实。以现在的航空复合材料使用做例子,一般都是一个壁板,一个口盖那样的逐个替换,而战斗机作战使用环境是极其恶劣的,要么低温,要么高温,要么过载,变化范围很大。航空复合材料用时间长了就不行了,这是一个很主要的问题。”

2。“这里我特别要谈复合材料减重的概念,实际上这是一个错误的概念。因为目前复合材料使用,主要还是在机翼舵面,口盖等非承力结构上和部分次要承力结构上,而飞机的梁,框架等主要的承力结构,目前还没有办法使用复合材料,因为复合材料物理结构目前还达不到主承力结构的使用要求。而我们都知道,飞机上最重,占整个机体结构重量比重最大的,就是飞机的各个主承力结构件。既然复合材料在这些地方没法用,那么它的减重效果其实是非常有限的。比如F-22就号称大量使用了复合材料,但它的主梁等承力结构,使用的其实都是钛合金材料,因此F-22用复合材料减重其实没减多少。”

3。以印度的LCA轻型战斗机为例,号称用了30%-40%的复合材料,按理说飞机应该很轻了吧,但实际上,跟它尺寸差不多的枭龙战斗机,基本上实用的都是传统金属材料,反而要比它轻得多。”

4。“走简单的用部分复合材料部件替代传统材料部件的路,是一条弯路,这种使用复合材料的思路是错误的。”

先说第一点,按照王教授的观点,复合材料如果是用在战斗机上的话,因为使用环境恶劣,复合材料部件是不是都是有寿命期限的,和发动机部件一样,用了多少小时就要换新的?

还有他讲的第二点,说猛禽战斗机用了复合材料以后没减多少重量,这个是不是有问题,别的不说,如果用复合材料用飞机本身的蒙皮,这个就比铝合金蒙皮能减不少重量吧?猛禽飞机的发动机很猛,即使机体重量大一些,也不会太影响机动性。如果用复合材料不能减很多飞机重量,老美费那个劲干什么?

还有他说的国产枭龙战斗机要比印度的LCA轻的多,这个有根据么?我觉得印度光辉战斗机还是结构设计有问题,印度国内独立搞战斗机不足,如果不用复合材料,用全金属结构,恐怕超重更厉害了。

王教授讲仅仅把复合材料当作减重手段是落后的概念,其实军用飞机用复合材料就是为了减重,恐怕很多年内军用战斗机也是不可能去搞全复合材料概念的。王教授的观点是“只有走全复合材料,整体设计的新路,才能真正让复合材料在航空器上得以良好应用”。战斗机上用全复合材料可能么?


感觉这个王叫兽没什么水平。至少以下方面他都没有考虑:
第一,复合材料有很多种根据添加物的不同有各式各样的用途,比如最常用的玻璃纤维就是一种复合材料,他的抗海水腐蚀性能比铝强多了吧?
第二,说什么F-22没减重多少那是和3代机比的。现在F-22的重量和SU-30差不多,要是不采用复合材料以F-22增加那么多设备空重还不得直逼F-111啊。
第三,就算复合材料是未来的发展方向,但是局部复材就是“弯路”是“错误的思路”?不从一个垂危、一片蒙皮做起上来就整全复材的飞机,那个风险是军队能够承受的吗?


感觉这个王叫兽没什么水平。至少以下方面他都没有考虑:
第一,复合材料有很多种根据添加物的不同有各式各样的用途,比如最常用的玻璃纤维就是一种复合材料,他的抗海水腐蚀性能比铝强多了吧?
第二,说什么F-22没减重多少那是和3代机比的。现在F-22的重量和SU-30差不多,要是不采用复合材料以F-22增加那么多设备空重还不得直逼F-111啊。
第三,就算复合材料是未来的发展方向,但是局部复材就是“弯路”是“错误的思路”?不从一个垂危、一片蒙皮做起上来就整全复材的飞机,那个风险是军队能够承受的吗?
华东及也用复材
复材目前没有办法像金属一样可以任意加工,全复材飞机短期看完全不现实
主结构全复合材料的飞机很多,很多竞技机和超轻机都是

碳纤维材料对常规金属材料在比强度上的优势几乎是绝对的,所以我们看到很多超跑的座舱和承力结构是碳纤维的。不过其加工相当麻烦,TG现在貌似还没有能加工大型战斗机主承力机匣这样尺寸的加工设备,不过理论上能造出来。不过相比金属材料,复合材料的特性比较难以估计,也不容易被探测到,有可能出现之前一直正常然后突然断裂的情况,因此,作为主承力结构还是有所保留。

我觉得这位教授是不是有点酸,目前国内这块比较落后,所以他就说复合材料用处不大,用来给飞机减重不现实。
15期吗?木有买到。
是16期,内容是62年中印边境反击战,还有就是这个。
有些地方还是无法替代金属的…
光是玻璃纤维不能算复合材料吧,玻璃钢才是。
我记得复合材料和金属材料用在一起似乎有个电化学的腐蚀问题, 这个问题很讨厌, 可能就是他说的“走简单的用部分复合材料部件替代传统材料部件的路,是一条弯路,这种使用复合材料的思路是错误的。”
Y是搞飞行器设计,文章是扯毛鸡。毛鸡本来就是按金属机来设计滴,拿复材来替换是等代设计,这种打补丁方法减重效率低。
风流不羁男 发表于 2011-8-5 17:08
感觉这个王叫兽没什么水平。至少以下方面他都没有考虑:
第一,复合材料有很多种根据添加物的不同有各式各 ...
人家米鳖老欧洲,复材大规模应用都有相对独立超前滴验证计划,新型号当小白鼠风险自然很小。
如果各位做过复合材料件,就知道复合材料可靠性不够,经常是你不知道里面什么部位有缺陷,探伤也不如金属材料那样方便和彻底。而且复合材料断裂基本是突然性的,没有可预见性。现在可以在纤维铺层时埋入光栅光纤,可以实时测量复合材料的各处受力和温度,但处理设备太贵,体积太大,不太适合用在飞机上。所以王叫兽说的有一定道理。
F22的翼梁...
好吧 BA787的复合材料翼盒是假的不成
对 T300是没法做承力结构 但说T700都没法做承力结构就纯搞笑了
什么250的教授
现在战斗机里面复合材料用量最大的是肥电?42%可不小,22的复合材料使用量其实没有太多
现在战斗机里面复合材料用量最大的是肥电?42%可不小,22的复合材料使用量其实没有太多
所以肥电超重很厉害
Cu_RR 发表于 2011-8-6 14:35
所以肥电超重很厉害
肥电AC已经解决超重了吧?B应该还不行
好吧 BA787的复合材料翼盒是假的不成
对 T300是没法做承力结构 但说T700都没法做承力结构就纯搞笑了
什么 ...
+1,787泪流满面
说到LCA,其实那超重是因为三哥用了复合材料后发现强度不够,就只能对结构加强,但是加强后又把复合材料减的重抵消了。所以才看似使用量很大,但是还是超重。
人家教授说得没错,只是你们理解得有问题
见到一群小白在乱喷!! 怎么不看完全文再喷了? 呵呵呵呵呵呵呵呵
一说到复合材料就是碳纤维复合高分子或者树脂,真是无语了

金属基复合材料,金属基复合材料,金属基复合材料,金属基复合材料

是不是以后是这个趋势,就是飞机的大梁和框架还应该是金属的,复合材料用着不放心,就像14楼说的,复合材料断裂是突然性的,不可预测。但是飞机别的部分,比如蒙皮,口盖,机翼这些都可以搞成非金属复合材料的?
worker2006 发表于 2011-8-10 10:50
是不是以后是这个趋势,就是飞机的大梁和框架还应该是金属的,复合材料用着不放心,就像14楼说的,复合材料 ...
看米国的发展趋势,还是以一体化部件或者分段为主要方向,分段里面用很少的金属骨架撑住,这样这个分段的强度可以做得很高,而且很轻。再把分段连接起来就可以了。

一开始对复材的使用,是一个片一个片得复合起来,不是一个整体部件,综合性能不必金属强多少。



LZ:王教授说得还是比较靠谱的。

1、俺听说,复合材料虽然轻些(准确说是比强度较高),但是存在加工较难和探伤不易的问题。尤其是后者,不如金属,可以用超声波探测可能出现的细微裂纹。这是非常关键的。所以复材仍然很少用在重量最大的主承力件上。

2、F-22确实采用了更多的钛合金而不是复合材料,它用了40%钛合金+24%复合材料。(下图)


3、听说LCA原计划是5.5吨,现在超重1吨变成自重6.5吨;小龙的空重应该是6.4吨(据土耳其航展资料,下图),稍轻些,但不是“轻得多”。


LZ:王教授说得还是比较靠谱的。

1、俺听说,复合材料虽然轻些(准确说是比强度较高),但是存在加工较难和探伤不易的问题。尤其是后者,不如金属,可以用超声波探测可能出现的细微裂纹。这是非常关键的。所以复材仍然很少用在重量最大的主承力件上。

2、F-22确实采用了更多的钛合金而不是复合材料,它用了40%钛合金+24%复合材料。(下图)


3、听说LCA原计划是5.5吨,现在超重1吨变成自重6.5吨;小龙的空重应该是6.4吨(据土耳其航展资料,下图),稍轻些,但不是“轻得多”。

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2011-8-10 11:30 上传

worker2006 发表于 2011-8-10 10:50
是不是以后是这个趋势,就是飞机的大梁和框架还应该是金属的,复合材料用着不放心,就像14楼说的,复合材料 ...
文章说滴是战斗机,表把战斗机滴要求和民机,运输机滴要求混在一起。{:3_77:}
2、F-22确实采用了更多的钛合金而不是复合材料,它用了40%钛合金+24%复合材料。(下图)

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毕竟是上世纪九十年代的设计,二十年前的复合材料性能只能是这个样子,但现在已经很不同了,现在一般是在框架上直接把机体编织出来,然后用高压水切割方式开孔。

比如,波音客机,767以前的,飞机蒙皮都不提供结构强度的需求,就是把框架贴住就可以了,但787就不是这样,它的整个外壳都是复合材料一次成型的,本身就提供大部分飞机的结构强度承力要求。

比如,把飞豹按照同样的方式改,估计能减少很多重量,同时,金属框架可能减少到很少很少的程度,再内部贴上各种吸波材料,基本就可以制造出又轻又结实的机体。

先求全文,再来评价
比如飞豹,机头就可以完全用787的方式,一次复合材料成型出机头分段,然后在飞行员座舱按照类似F-117的方式,用铝锂合金做一个多边形的雷达低可探测外形框架,然后贴上由镁锂合金制成的平板,再进行隐身处理,这样,机头基本就是F117的雷达发射水平了。

机身后段,到机头部分,也可以一体成型,然后加一个发动机安装维护的开放式钛合金骨架和贴片式复合材料蒙皮,基本就可以把机身搞定了。机身雷达反射面积达到F117,难度应该不大,而且整机带发动机重量大致可以减轻到十吨上下。



飞豹的机身,基本就可以采用三段式做出来,机头一个分段,机身带进气道中部一个,发动机部位一个。

也可以更换复合材料机翼,尾翼神马的。成型难度不大,好处肯定很多。



飞行马甲2 发表于 2011-8-10 12:05
比如飞豹,机头就可以完全用787的方式,一次复合材料成型出机头分段,然后在飞行员座舱按照类似F-117的方式 ...
成本- -
alucrad 发表于 2011-8-10 12:29
成本- -
难道装其他型号成本就会便宜点吗?比如用二七来改,同样的改法,只怕成本得翻一倍。

丝带机目前还是百家争鸣阶段,不用考虑。

比如,复合材料一体化编织成型的机器,你总得要有吧?难道四代五代机能不用这种技术吗?那显然不可能的。只是加工能力要求更高,曲面成型的复杂度和精度要求更高而已,既然如此,干嘛不用飞豹来先搞一个机器出来再说呢?难道非得等五代机设计好了,异常漂亮流线的曲面后,再去设计一体化编织成型机器吗?精度一次就能够到位?

所以,豹爷和八爷改型,肯定就得用上这种技术,至于成本问题,估计已经是最低成本的方案了,想更加省钱又有效果,估计没有其他方案了。

难道一体化去成型歼七?那个圆筒机身倒是容易,不过就是做出来又能有哈用呢?

觉得教授说的要看是在什么语境下说的,并无不妥。
飞行马甲2 发表于 2011-8-10 12:07
飞豹的机身,基本就可以采用三段式做出来,机头一个分段,机身带进气道中部一个,发动机部位一个。

也可 ...
这可不是说说那么简单。

首先是造价,现在国际上碳纤维复材每公斤单价不低于300RMB,你可以算算全换下来要多少钱。其次这么大的部件以国内现有的手工制造水平那成本就更高了,而且这么大部件探伤就很困难,根本无法保证质量。最后部队的日常维护和战伤修理也将极其困难,地勤和机务要骂娘的。
秉承这种思路,歼20据说复材用得较少,不到20%,求真相
4。“走简单的用部分复合材料部件替代传统材料部件的路,是一条弯路,这种使用复合材料的思路是错误的。”
他这个话的意思是说从构件的设计上就根据复合材料的特性来设计,而不是用金属材料的特性来设计好 再用复合材料等代。