空客（北京）工程技術(shù)中心與中航工業(yè)合作開展多功能復(fù)合材料研究

 

新技術(shù)讓航空復(fù)合材料無懼雷擊

 

 

簽約儀式現(xiàn)場

 

       繼與國家納米科學(xué)中心共同開展納米復(fù)合材料研究后，空客（北京）工程技術(shù)中心又?jǐn)y手中航工業(yè)投入到利用新技術(shù)提高復(fù)合材料導(dǎo)電性能的探索中。

 

       這項(xiàng)新技術(shù)被稱為“層間功能化”技術(shù)。近日，空客（北京）工程技術(shù)中心與中航工業(yè)在中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司簽署合作協(xié)議，通過研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)來提高復(fù)合材料的韌性、抗損能力和導(dǎo)電性能，從而減少雷擊對飛機(jī)造成的損傷。事實(shí)上，抗雷擊也是納米復(fù)合材料在現(xiàn)階段主要的應(yīng)用研究方向。

 

       如今，復(fù)合材料在民用飛機(jī)上的使用已經(jīng)成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性的標(biāo)準(zhǔn)之一。與金屬材料相比，碳纖維復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性，更高的比強(qiáng)度、比剛度等諸多優(yōu)勢。從上世紀(jì)60年代開始，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，復(fù)合材料在客機(jī)上的使用比例日益提高，并開始逐漸替代鋁合金成為機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)材料。

 

       如今，民機(jī)制造商推出的幾款全新機(jī)型的復(fù)合材料使用比例都達(dá)到了50%以上。其中，在空客A350XWB飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)中，復(fù)合材料的使用比例已達(dá)到53%，是目前現(xiàn)役大型民用飛機(jī)中使用比例最高的。

 

       但復(fù)合材料也有劣勢?？湛停ū本┕こ碳夹g(shù)中心總經(jīng)理程龍介紹，復(fù)合材料導(dǎo)電性能、抗損能力較差，因此在遇到雷擊時(shí)存在較大的安全隱患。為此，制造商在生產(chǎn)過程中會(huì)在機(jī)身表面加一層金屬防護(hù)網(wǎng)來幫助導(dǎo)電，無形中增加了機(jī)身的重量，影響飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。“我們希望在現(xiàn)有規(guī)章的基礎(chǔ)上制訂合適的解決方案”。

 

       針對這一問題，中航復(fù)材的益小蘇教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“層間功能化”概念。該技術(shù)可以替代傳統(tǒng)飛機(jī)復(fù)合材料上的抗雷擊金屬防護(hù)網(wǎng)，使復(fù)合材料具備良好的導(dǎo)電性能和抗損能力，從而成功避雷和防冰。

 

       在前期科研階段，空客（北京）工程技術(shù)中心將對益小蘇教授的“層間功能化”技術(shù)進(jìn)行工程測試。程龍表示，空客（北京）工程技術(shù)中心希望明年可以開始對這些材料進(jìn)行測試。測試將在正常飛行狀態(tài)下進(jìn)行，同時(shí)也會(huì)采用模擬技術(shù)。“但這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用還需要漫長的時(shí)間，它不僅要符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到取證要求，而且要盡可能降低生產(chǎn)成本，這樣才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)”。

 

       程龍還透露，目前除了納米材料、3D打印和導(dǎo)電復(fù)合材料的科研項(xiàng)目以外，空客（北京）工程技術(shù)中心正在實(shí)施一個(gè)關(guān)于“機(jī)翼形態(tài)轉(zhuǎn)變”的項(xiàng)目。這意味著飛機(jī)不需要使用作動(dòng)器來轉(zhuǎn)變機(jī)翼的形態(tài)，通過電就可以實(shí)現(xiàn)。這一解決方案的收益潛力是巨大的。“作動(dòng)方式的改變可以節(jié)約大量的時(shí)間，尤其是在機(jī)務(wù)維護(hù)方面。此外，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的減少，飛機(jī)可以進(jìn)一步減重，從而提高運(yùn)行效率”。