波音公司飞机客舱部件材料和工艺的新发展中国航空信息中心张和善波音公司 正在为飞机客舱 发展两种新材料和本文简要介绍它 们的性能和 工艺,并与现用客舱材 料—热固性树脂 复合材料作了 比较关链词飞机客舱材料工艺热固性材料热塑性材料技祀一,一客机舱内部件各种各样,它们主要是 客舱侧 壁、天花板、旅客行 李柜、灯具、应 急设备、厨房、盟洗 室、娱乐系统 与通 讯 呼叫 系统等为了向旅 客和乘务员提供 更加良好的机 上 环 境以及 降低 部件成本,波音公司正在为上述 舱内设 施研究和发 展 新材料和 新工艺材料图概示了波音公司客机舱内材 料 和工 艺的演变过 程由 图可 见,波音公司年代初开始使用酚醛树脂基复合材料制造和的 客舱部件,至今一直使用这种舱内材料酚醛树脂基复 合材料属热固性树脂复合 材 料,其中的增强材料是轻质结构和半结构 材 料,如玻 璃 纤维织物 或蜂窝 芯热固性树脂基体固化为不 可 逆 化学反应,所以制品不能再次 成 形由于人们近 些年来对客舱部件和材料的要 求 不断提高,客机制造工业正在寻求新材料,采用热塑性塑 料是一大 趋 势,因为热塑性塑料有 利 于降低产品成本,提高制件质量和缩短制造时间。
目前波音公司正 在 开 发 和评定两种热塑性材料,即热塑性塑 料夹层板和纤维增强泡沫是由蜂窝 芯 和热塑性树脂浸 渍的玻璃布 面板构 成的,波 音公司计划用其制 造平面状和带弯度 的承载舱内件,如客舱 隔壁、壁柜、厨房和旅客行李吊柜试验表明,能满足或达到原热固性材料的性能要求值或指标值见表翌 舞鑫盗艺—、一婆璧要 器募艺毛,不一材料 工艺 材料 工艺毛‘要墓 袭 蹬鉴厂一备,翼要 魏罐盏 毛不材料工艺 、”,,一整 婪一一一十节峨绷祠日钾窦担‘一一不料环暇一玻璐纤维艺空袋法 乙烯荃塑料复面铝 冲压 、料乙烯荃塑料复面铝 共冲压材工材工材工图波音公司客机客舱部件材料和工艺的演变是由非连续玻璃 纤 维、碳纤维或芳纶纤维与热塑性树脂基体构 成的它适于对合模成形或热压成形工艺正在考虑采用的部件有不承力的曲面件,如客舱侧壁和天花板壁板也能满足现衰两种热塑性塑料夹层壁板材料的性能性性能能要求或指标值值厂商厂商弯弯曲强度妻剥剥离强度 面层与芯子·宽夹夹层弯角强度宽烟雾密工时火焰状态,蕊污‘’热释放无装饰,镇一总量而,成最最高热释放率美国国家标准局,,俄亥俄州立大学一用材 料热固性树脂面 板和皱纹形芯 材 壁板的要求见表。
选用客舱材料 还 应考虑一些关键参数,如释放热、烟密度和阻燃性等,因为它们直接影响旅客安全工艺制造 舱内部件的工 艺与使用的材 料类型密 切 相关热塑性材 料与热固性材料 相比有许多工 艺优点使用前年第期表纤维增弧泡沫壁板材料的性能性性能能原要求或指标值值弯弯曲强度 声无要求求密密度‘烟密度时火焰状态,镇〔〔污”热释放 无装饰,总量,镇最最高热释放率“,美国国家标准局俄亥俄州立大学无需在冷 冻状态存放贮存无过期和过期 报废问题,因而 不需再检验 成形时加热和冷 却只需几分钟,不象热固性树脂材 料那样 至少需分钟可重复 成形,修理也很 容易所以越来 越多 的客舱 部件将采用热塑性材料波音公司正 在评价热塑性蜂窝 夹层板和纤维增 强泡沫的工 艺对这 两种材料 他们选用了不同试验 部件评定的部件是一上层舱 落地存放 柜,选用它的原因是此柜的工艺与舱内隔壁、壁柜和安于天 花板的吊式行李柜工艺相似为了评 价 新材料的成 本效益,该 部件的结 构设计 未作任何变动,只是更换了材料图比较了用热固性树脂基材料 和 用热塑性树脂基 材料制造一落地存放柜的工艺流程由图可 见,采用新材料后工序减少采用热固性树脂材 料时,首先用真空袋 法制造前部平壁板,包括组合蜂窝片层和内装饰单层板 再 将此壁板切割 至规定尺寸,在一侧 面铣槽 并 在 一定位置切 除蜂 窝芯以便制 成 弯角然后用夹具夹紧壁板,在弯角处封灌 混 合填料,待封装填料固化 后,将壁板移出夹具,用室 温固化胶胶 合带纹理的柜体外表装饰层板最后工序是安装和修切边缘装饰件,加装嵌件。
用热塑性树脂材料 时工 艺 很 不 一 样,主要区别有两点第一,弯角时,只需对 壁板进行局部加热,就可使热塑性塑料表 面 层 局 部软化 并 与 蜂 窝 芯脱胶,这样 可在叶刀式弯边设备 上弯角,弯角总时间不到分钟热固性树脂材料需小 时第 二,热塑性材料的外表面本身具有整体装饰颜色,无需外加装饰层,因而 无装饰工序表比较了用新旧两种材 料制 造上 层舱存衰两类材料制造,客机存放柜的效果比较放柜的效果使用新 材料直接工时费和总成本含工时和材料费降低不大,这是因为现在的热塑性材料是“研制”价,大批生产 时 价 格将会 下 降另外,新 材料易于安装 嵌 件 和 加填 封装 材 料,使 工 作 变得轻松,这一优点表 没有反映出来工艺过程缩短使实际成本 下 降的程度目前还 很难估算表数据表明,为了充分利用热塑性材料的特点,需进一 步 改进 工 艺,降低 原材料价格和重新设计柜体结构如 果用材料重 新 设 计和 制造行李柜,弯角工 艺简 化,弯角强度提高,零件 数减少,重量减轻到,直接工 时费和总成本分别降到原 来 部件的和一,效果 十分明显评定时波音公司选用了两种成本很高、成形难度极 大的部 件,即客舱侧 壁 壁板和上层舱侧壁壁板。
其中后者成形更难,因为舷窗开口附近有的牵 伸比原壁板 是用芯 与玻璃纤维酚醛预浸料 面板制造的,与之弯弯角角弯弯角角项目零件数重 量直接工时费总成本热固性材料肠磅肠热塑性材料磅归一化值,即设热固性材料为航空 制造 工程图用热固性材料和用热塑性材料制造一存放柜的工艺流程比较一冷冷截截材料 下料料壁壁板亥亥洪成形形唯一不同的是原壁板改用了碳纤维用热固性材料和用热塑性材料制造侧壁壁板的工艺流程如图所示由图可见,热塑性材料成形工序大为减少,成形速度快,制造周期缩短表列出 了用和原来热固性材料制造壁板的效果比较由表 可见,直接 工时费和总 成 本包括人工和材料费明显下降应该指出的是,材 料费是以大批生 产预估 价为基础的如果按热塑性材料特点重新设计部件,其固定架可整体成形,并具有固有纹理色彩,成本可进一步下降两类材料制造,侧壁壁板的效果比较衰项目零件数重量直接工时费总成本热固性材料热塑性材料,归一化值,即设热固性材料为图用热固性材料和用纤维增强泡沫制造侧壁壁板的工艺流程比较目前,波音公司正 在用新材 料为未 来大型客机设计和研制客舱旅客行李吊柜和盟洗室组合件读者服 务卡索引号止场止止之止心心心场心止汤乙场心心止日心止止止止止止止止上接第页复 合 涂 层具有良好的隔热效果又具有良好的应变隔离能 力,可使燃烧室出口温度达到,减少冷却气流。
隔热总效果达到‘涡轮叶片和 导向器热障涂层可采用低压等离子喷涂涂层,也可采用电子束物理气相沉积耳法涂敷膜层发 动机冷端 部件均 采用封严涂层、耐磨涂层 和防护涂层防腐蚀喷涂方法多采用等离子喷涂、火焰喷 涂、爆炸喷涂、超音速 火焰喷涂和真空等离子喷涂,根据涂层部位和性能要求选择刷式封严结构及制造技术一发动机采用刷式封严结构它是由一组紧密 捆 在 一起的直径很细的典型的直径为金 属 丝鬃 毛 和内外夹板组成,鬃 毛 夹在内外夹板之间鬃毛 在 轴的旋转方向偏置一个角度减少摩擦和 磨损轴发生偏 移时,偏置角度 可使鬃毛弯曲而 不致使之折损鬃 毛是 贴 着 轴颈的表 面涂 层运转,以防止或减少轴的磨损刷式封严结构即使轴发生大的偏移也可以保持其良好的封严性能因而,刷式封严能够比常规的蓖 齿封严大大 减少漏气 量,具有更好的封严效果刷 式封严有许多不 可控 制的几何变 量刷子的几何特性是鬃 毛半径、鬃 毛密度、外径夹紧装置的 紧一一密度、轴颈的相互干涉和其他设计变量如鬃 毛直径和安装角的函数由于制造时的正常容差会引起刷子 封严结 构的很大 变 化,因此,刷子封严结构对选材、制造、装配和使用均有很高的要求。
艾利逊公司为高性能发动机研制的刷子封严装置缤毛材料为,封严板材料 为,缤毛直径为,刷子倾角为刷子径向高度为集毛表面经磨削 处理,发动 机轴轴颈表面涂敷氧化铝徐层缤毛和封严板内、外夹板采用压制、烧结、高温钎焊或扩散连接方法制成刷子封严结构鬃 毛的拔制工 艺和封严结构的具体制造工艺未见透露参考文献一块,一吃乙娘,一一,尽,,,即块,一读者服务卡索引号年第期。