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航天航空工业引领复合材料创新

第一篇：航天航空工业引领复合材料创新航天航空工业引领复合材料创新波音787飞机重量的50%都采用了先进碳纤维增强塑料复合材料（CFRPs），第一架飞机预计今年晚些时候将正式投入使用。空客A350客机，定于2013年推出，使用了差不多同样多的复合材料。因此，随着飞机制造商对CFRPs的兴趣明显增长，在巴黎JEC复合材料展上看到复合材料在航空中的应用处于创新最高端，也就不足为奇了。FokkerAerostructures公司（荷兰）和其合作伙伴TiconaGmbH公司（德国）、TenCate公司(荷兰)及KVECompositesGroup公司(荷兰)摘得了2010JEC航空类创新奖，他们在焊接的4米长的方向舵及6米长的连续纤维增强层状结构升降舵中使用了碳纤维增强Fortron聚苯硫醚(PPS)，该方向舵和升降舵是用在GulfstreamG650喷气式飞机上的。Gulfstream公司表示，他们已经有200架飞机的新订单，该公司平均每年销售的飞机有70到80架。据称，复合材料的使用已消除了制作过程中的数百个铆钉，感应焊接替代了他们。方向舵及升降舵的机翼后缘是由碳纤维增强聚醚酰亚胺（PEI）蜂窝复合材料制成的。方向舵及升降舵的构造还采用了大量挤压成型的碳纤维/聚醚酰亚胺翼肋，这些翼肋有一层薄的外部蒙皮，采用的材料是碳纤维/环氧化物和Nomex。GulfstreamG650飞机新的热塑性方向舵控制板采用了“后弯曲”多翼肋设计，与先前环氧复合材料为芯材的控制板相比，重量减少了10%，生产费用也减少了20%。根据FokkerAerostructures公司所示，这种热塑性复合材料主要结构部件，与同等铝制或轻合金制成部件相比，重量减轻了50%。这种应用标志着一个走向低成本热塑性“物理处理”解决方案，远离热固化树脂“化学加工”复合材料和铝的持续趋势，FokkerAerospace公司研发主管ArntOffringa说道，至少在小型飞机制造中是这样。在JEC的一个关于感应焊接热塑性控制表面的论坛中，随着TAPAS（可支付的起的热塑性飞机主要结构）涉及到在新的设计理念和流程中采用单向碳纤维PEKK预浸料，Offringa描述了下一步的计划。FokkerAerospace公司希望有一种技术，能在2011年自动化碳纤维增强塑料（CFRP）机身外壳及抗扭箱组件的生产中使用高速超声纤维铺放。GulfstreamG650飞机的方向舵控制板FokkerAerostructures公司专门为民用、军用及直升飞机设计、开发、生产结构部件、组件，并提供系统支持。EADSDeutschland公司及合作伙伴SGLKümpers公司和AirbusOperations公司，他们高度自动化的CFRP飞机构架预制件生产线，使他们赢得了另一个航空工业自动化奖项。这种新的BRAF“编织构架”生产过程，因减少了手工的操作，所以减少了生产成本。该过程是由一个与飞机机身有相同直径的圆形机器操控的。BRAF生产结合了编织、缠绕及UD预浸料的使用，从2009年被推出以来，一直被航空业所使用。SGLKümpers公司表示，BRAF生产过程提供了最大的设计灵活性和无与伦比的重复性，可实现未来飞机制造的高产量要求。该公司说，目前，正在对这种生产过程进行评价，其中生产的飞机包括，A350XWB客机及未来空客飞机。EADS公司(即EADSDeutschland公司)在工艺类奖项中也得到了鉴定人的认可，这一次与它合作的是比利时的SABCASociétéAnonymeBelgedeConstructionsAéronautiques航空航天公司。他们一直合作为欧盟框架计划项目开发MOJO——一种用结构胶粘剂粘合飞机复合材料的方法，声称可以减少高达60%的装配成本。一个全尺寸的MOJO闭合式梁结构示范品在展会上展出，它的上部和下部由非屈曲碳纤维布制成。预成型剖面的定制采用了热压罐树脂传递模塑工艺及真空辅助树脂灌注工艺(VARI)。根据鉴定人所言，像MOJO这样的工程，表明了结构粘合为CFRP产业的铆合结构提供了一个可选择的机会。“这将带来成本和性能的益处，同时还可以提高产品的抗损害性。”自动化也MatrasurComposites公司销售经理ClaudeChouet传达的主题，MatrasurComposites公司是一家自动及装卸设备供应商。相对高的自动化水平，已在汽车和航空航天业中使用，Chouet说，但其他产业处在一个非常低的工业化水平。”Chouet说在复合材料生产中使用机器人技术几乎没有任何限制，比如一天生产8个玻璃钢游泳池，机器人负责短纤维、胶衣的工作，脱模剂喷涂可与自动化换色和传送带的生产流程管理系统相结合。用于建造游泳池的非工业化设备成本较低，为5万欧元，