高韌性樹(shù)脂發(fā)展現(xiàn)狀

    高溫固化樹(shù)脂基復(fù)合材料經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)韌性、中等韌性、高韌性和超高韌性樹(shù)脂基體的發(fā)展過(guò)程。基本型環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料（標(biāo)準(zhǔn)韌性）的CAI值大約在100MPa~190MPa（如5208/T300、3501-6/AS-4等復(fù)合材料）；第一代韌性環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料（中等韌性）的CAI值大約在170MPa~250MPa（如R6376/T300、977-3/IM7等復(fù)合材料）；第二代韌性環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料（高韌性）的CAI值大約在245MPa~315MPa（如8552/IM7、977-2/IM7等復(fù)合材料）；而第三代韌性環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料（超高韌性）的CAI值已經(jīng)達(dá)到了315MPa以上（如3900-2/T800、977-1/IM7、5276-1/IM7和8551-7/IM7等復(fù)合材料）。

    熱固性樹(shù)脂基體的增韌方法，已從橡膠增韌、熱塑性工程塑料增韌，發(fā)展到第三代的層間（interleaf）增韌和相轉(zhuǎn)移增韌。

    橡膠增韌較好地解決了基體的韌性問(wèn)題，但是降低了復(fù)合材料的耐熱性。熱塑性工程塑料增韌較好地兼顧了基體的耐熱性和韌性問(wèn)題，形成了第二代增韌樹(shù)脂基體，要進(jìn)一步提高其復(fù)合材料的抗沖擊韌性，就必須進(jìn)一步增加樹(shù)脂中熱塑性樹(shù)脂的含量，采用熱塑性共混增韌的方法發(fā)展了層間增韌和相轉(zhuǎn)移增韌技術(shù)，滿足了預(yù)浸料制備與熱壓罐成型的工藝要求，形成了第三代增韌樹(shù)脂基體。

高性能復(fù)合材料的在飛機(jī)上的應(yīng)用情況

    高性能碳纖維及高韌性樹(shù)脂復(fù)合材料的出現(xiàn)，使復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用已由原先的次承力結(jié)構(gòu)發(fā)展到機(jī)翼、機(jī)身等主承力結(jié)構(gòu)。

    國(guó)外民機(jī)主結(jié)構(gòu)在選材上采用了由T800或相當(dāng)于T800的高強(qiáng)中模碳纖維與高溫固化高韌性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合的高韌性復(fù)合材料，以滿足復(fù)合材料主結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)損傷容限要求。

    美國(guó)軍機(jī)主結(jié)構(gòu)在選材上采用了由IM7高強(qiáng)中模碳纖維與高溫固化高韌性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合的高韌性復(fù)合材料，以滿足復(fù)合材料主結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)損傷容限要求。

 
機(jī)翼機(jī)身融合體結(jié)構(gòu)整體化方案對(duì)比

大型復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)固化成形技術(shù)

    先進(jìn)飛機(jī)為獲得最好的戰(zhàn)技性能和經(jīng)濟(jì)效益，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除滿足傳力、承力等功能和維護(hù)使用等要求外，還不斷追求高減重、低成本和長(zhǎng)壽命的目標(biāo)，因此各代飛機(jī)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的整體化得到了大幅提升：將十幾個(gè)零件甚至幾十個(gè)零件集成為尺寸從十幾米到幾十米的整體結(jié)構(gòu)，盡量減少由于連接所付出的重量、連接所引起的應(yīng)力集中以及眾多中小零件制造、裝配所需的工時(shí)和工裝，以降低成本。因此復(fù)合材料整體化結(jié)構(gòu)已成為新一代飛機(jī)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。

大型飛機(jī)復(fù)合材料壁板固化成形技術(shù)

    大型飛機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼壁板的固化成形方式考慮到經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量可靠性一般采用筋條和蒙皮進(jìn)行膠接共固化。如空客A350XWB復(fù)合材料機(jī)翼采用“T”形加筋壁板，波音787復(fù)合材料機(jī)翼采用“工”字型加筋壁板。這類大型復(fù)合材料蒙皮鋪層采用自動(dòng)鋪帶技術(shù)；長(zhǎng)桁組裝采用精確的定位技術(shù)；固化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考慮溫度場(chǎng)的均勻性及熱膨脹的影響，模具材料一般殷瓦鋼。

復(fù)合材料多墻盒段固化成形技術(shù)

    多墻盒段是指兩根以上的墻和蒙皮組成的盒段結(jié)構(gòu)。

帶工字型墻的多墻盒段的成形固化工藝

    帶工字型墻的多墻盒段的成形可采用整體共固化工藝、膠接共固化工藝、膠接工藝及其工藝組合。鋪層單元的劃分和芯模設(shè)計(jì)除考慮鋪層的可行性、裝卸方便、固化過(guò)程施壓均勻外還應(yīng)滿足成形后結(jié)構(gòu)筋條頂部外形的協(xié)調(diào)性和尺寸的精準(zhǔn)。共固化或膠接時(shí)上下模合模及芯模位置控制是固化或膠接質(zhì)量及外形精度的重要保證。

帶π筋條的多墻盒段的成形固化工藝

    帶|D筋條的蒙皮壁板和復(fù)合材料墻（蜂窩或泡沫夾層壁板等）分別進(jìn)行共固化成形后，在兩塊壁板|D結(jié)構(gòu)內(nèi)涂上糊狀膠，與墻先后組裝，再固化成形。該方案模具設(shè)計(jì)和裝配工裝設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)是保證上下壁板-筋條位置的精確對(duì)應(yīng)。所采用的膠黏劑的流動(dòng)性及固化溫度有特定要求。該方法可以用于平尾、垂尾結(jié)構(gòu)或機(jī)身壁板等結(jié)構(gòu)。

 
A350XWB復(fù)合材料機(jī)翼壁板