蜂窩芯材的制造及蜂窩復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用
受自然蜂巢的啟迪,人類長(zhǎng)期研究和分析了自然蜂窩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),創(chuàng)造性地發(fā)明了各種蜂窩復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及其制品,它們有的用于新材料和新產(chǎn)品的研發(fā),有的用來(lái)改善現(xiàn)有產(chǎn)品的特性,而有時(shí)還可以用來(lái)解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中面臨的難題。
在應(yīng)用材料領(lǐng)域,蜂窩復(fù)合材料類似于連續(xù)排列的工字鋼結(jié)構(gòu),以其極佳的抗壓、抗彎特性和超輕型結(jié)構(gòu)特征而聞名于世。當(dāng)與同類型的實(shí)心材料相比時(shí),蜂窩材料其強(qiáng)度重量比和剛性重量比在已知材料中均是最高的。
蜂窩結(jié)構(gòu)芯材的制造及蜂窩復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用
蜂窩結(jié)構(gòu)芯材是依照仿生學(xué)的原理,用最少的材料創(chuàng)造了最強(qiáng)的幾何結(jié)構(gòu),具有優(yōu)良的抗壓、抗彎等性能。蜂窩芯材是由特種紙或金屬箔經(jīng)上膠、疊層、壓制、裁切、拉伸和定型而制成的、呈六角形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的夾層(夾芯)材料。
蜂窩結(jié)構(gòu)芯材的制造及蜂窩復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用
而蜂窩復(fù)合板材則是由蜂窩芯材經(jīng)與各種面層材料復(fù)合而制成的各式各樣的蜂窩復(fù)合夾層材料,它是一種由上下兩層薄板、中間夾六角型的蜂窩狀芯材、用膠粘劑膠接而制成的輕質(zhì)、高強(qiáng)結(jié)構(gòu)板材。
蜂窩結(jié)構(gòu)芯材的制造及蜂窩復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用
蜂窩結(jié)構(gòu)板材具有許多優(yōu)越的性能:從力學(xué)角度分析,封閉的六角等邊蜂窩結(jié)構(gòu)相比其它結(jié)構(gòu),能以最少的材料獲得最大的受力,而蜂窩結(jié)構(gòu)板受垂直于板面的載荷時(shí),它的彎曲剛度與同材料、同厚度的實(shí)心板相差無(wú)幾,甚至更高,但其重量卻輕70-90%,而且不易變形,不易開裂和斷裂,并具有減震、隔音、隔熱和極強(qiáng)的耐候性等優(yōu)點(diǎn)。
在應(yīng)用方面,蜂窩復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,一直以來(lái)都是航空、航天尖端工業(yè)青睞的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。目前,世界上最大、最先進(jìn)的商用客機(jī)—空客A380就大量采用了輕質(zhì)的蜂窩復(fù)合材料,它是航空工業(yè)迄今為止建造的最為寬敞的,而且還是最先進(jìn)的超大型商用飛機(jī),為二十一世紀(jì)的航空工業(yè)樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)。
蜂窩結(jié)構(gòu)芯材的制造及蜂窩復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用
A380是空中客車第一次大范圍在大型民用運(yùn)輸機(jī)上應(yīng)用復(fù)合材料的飛機(jī)。其夾層結(jié)構(gòu)方面,主要的創(chuàng)新是采用輕型蜂窩代替了原來(lái)使用的芳綸紙蜂窩。在A380上的典型應(yīng)用包括腹部整流罩(超過(guò)300平方米)及飛機(jī)內(nèi)部地板及各種內(nèi)飾板材這類大尺寸結(jié)構(gòu)件