直升机复合材料应用现状与发展随着直升机的性能要求越来越高，对于结构性的设计标准更加严格与苛刻，传统的材料 难以满足直升机的各部位性能要求，使用复合材料正好解决了一些设计上的短板，能够达到 现代直升机的性能标准，由于复合材料是由不同的材料取长补短而来，因此具备很高的可靠 性，而且维护保养也相对便利和简单，降低直升机的自重，能够实现更大的负载，加装更多 的功能挂件一、直升机复合材料结构及材料体系直升机结构中使用的复合材料主要为树脂基增强纤维材料，增强纤维有碳纤维、芳纶纤 维和玻璃纤维等碳纤维因比强度和比模量高，纤维种类和规格多，成本适中等因素，在直升机结构中应 用最广，主要应用于主承力的框、梁、肋、蒙皮和整体翼面结构等，是直升机复合材料结构 中用量最大的一类材料芳纶纤维力学性能虽然较高，但在湿热环境条件下性能下降明显， 一般不用作直升机主承力结构，目前多与碳纤维混合使用，用在承力较小的次要结构上，如 整流罩等对于需要在湿热环境下执行任务的直升机(如海洋环境)，禁止使用芳纶纤维 玻璃纤维由于刚度低、透波性能好，一般只用于非承力或承力较小的次要结构上，如整流罩、 雷达罩、舱内装饰结构等直升机的主承力复合材料框、梁等一般采用碳纤维层压结构，如某型直升机斜梁前梁采 用 T300 碳纤维预浸料 5224/CF3052/39 和 5224/U-3160/37 作为主承力材料，用玻璃纤维预浸 料 5224/EW110C/44 作为隔离材料，共固化一体成型。
直升机主承力蒙皮和壁板类结构一般采用碳纤维夹层结构，其中的夹芯材料一般使用Nomex蜂窝、铝蜂窝或泡沫等如某型直升机的过渡段侧蒙皮采用5224/CF3052/39和5224/U-3160/37作为面板与Nomex蜂窝NH (YT) -1-2.75-32-H15共固化整体成型对于较厚 的蒙皮，也可采用碳纤维壁板加筋结构，如某型号尾梁侧壁板，采用帽型长桁壁板加筋结构， 其中壁板和帽形长桁采用 5224/CF3052/39 和 5224/U-3160/37 为材料，德固赛泡沫 Rohace1151WF 为芯材共固化成型对于截面厚度较薄的翼面结构，如小型无人直升机的平尾、垂尾等结构，为简化设计和 制造方便，一般采用碳纤维泡沫夹层整体共固化成型结构如某型无人直升机平尾采用 EM103/HFW285SA/52 和 Rohace1151WF 整体共固化成型整流罩、口盖等非承力或小载荷零部件一般采用玻璃纤维预浸料/芳纶纤维预浸料蜂窝 夹层结构如某型号直升机尾减罩，采用芳纶纤维预浸料3233/023A/65作为面板基本铺层、 3233/CF3011/52为加强层，与Nomex蜂窝NH (YT) -1-2.75-32-H8共固化成整体结构。
二、 直升机复合材料使用国内外现状国内直升机结构上已经大量使用复合材料，包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等，碳纤 维以T300为主，逐步向T800碳纤维过渡，复合材料用量最高不超过机体结构重量的50% 国内的复合材料生产工艺以热压罐工艺为主，辅以RTM工艺，铺贴方式以手工铺贴为主欧美发达国家20世纪80年代已经开始研制和使用了 T800复合材料欧洲"虎"式武装 直升机复合材料用量达到了 80%，而同时代的RAH-66 (科曼奇)以及V-22，NH-90等几乎都 达到了全复合材料机身结构的水平在生产工艺上，已经大量采用了 RFI 等低成本生产工艺 并大量使用了自动铺丝、铺带机等自动化设备三、 国内直升机复合材料应用存在的问题3.1 性能方面目前国内先进直升机树脂基复合材料用量很大，但由于其耐温性能、湿/热性能和断裂 韧性等几个关键指标的限制，影响了其在某些特殊工况要求部位的推广应用新一代损伤容 限型、高抗疲劳性能的铝基复合材料在应用上获得了很好的减重效果，并有利于降低制造和 维护成本目前国内外正在进行这些铝基复合材料的扩大应用和材料改进研究工作陶瓷复 合防弹装甲已在国内军用直升机上成熟应用，但陶瓷材料脆性大，弹击后容易破碎，抗多发 弹能力较差。
针对未来武装直升机高生存力的要求，对开发出防护性和韧性好的陶瓷复合材 料提出了需求3.2 质量方面直升机大量应用薄壁结构，其复合材料面板厚度为0.3-1.0mm，而目前直升机上普遍应 用的织物预浸料单层厚度约为0.2-0.3mm，复合材料的方向可设计性和厚度可设计性受到限 制，明显牺牲结构质量，制约了复合材料在直升机结构上的减重优势3.3 价格方面直升机复合材料成本主要包含原材料成本、制造成本和使用维护成本，制造成本大约占 复合材料制件总成本的 80%热压罐法成型是目前国内直升机复合材料制件最主要的成型工 艺方法，但其设备成本高，生产周期长，能源消耗大，故其生产成本高为降低制造成本， 国外已在开发低成本成型方法和先进的自动化工艺与设备，提升复合材料整体化、模块化设 计和制造水平上开展了大量的研究工作，在这些方面国内还有较大差距四、直升机复合材料发展趋势未来复合材料在直升机发展中的地位将更加重要，直升机在继续选用成熟应用的复合材 料的同时，应考虑开发性能更优异、且更适合直升机设计与制造要求的先进复合材料，采用 更多先进的制造工艺和技术，扩大复合材料在直升机上的使用范围4.1 高性能化原材料技术是先进复合材料应用的基础与前提，直升机复合材料的高性能化发展是未来 的趋势之一。
树脂基复合材料将在发展高强高模增强纤维的同时，提升树脂基体的韧性、湿 热性能及环境适应性能力；金属基复合材料着重于提升损伤容限及抗疲劳性能；陶瓷复合防 弹装甲材料应在提升综合防护性能的同时进一步减轻质量4.2 结构-功能一体化直升机的服役环境对防雷击性能提出了要求，同时军用直升机由于战场特殊环境，还应 具有隐身（视觉、红外、雷达和声学）、防弹、电磁屏蔽、耐坠性等功能未来先进直升机 复合材料应至少具备两种或更多功能，有效实现复合材料结构承载-功能（隐身、防弹、防雷 击、电磁屏蔽、耐坠性等）一体化发展将是一大趋势4.3 设计-制造一体化发展以DFM （DesignforManufacture）为核心的设计-制造一体化技术，其实质是随计算 机和制造技术的进步，采用全新的设计理念和手段，发展数字化、自动化的设计技术，将设 计和制造进一步融为一体，从而加快产品研发进度，提高质量实现直升机复合材料制造过 程数字化与飞机结构设计数字化趋向相适应，减少试验次数，缩短研制周期，节约研发资金 降低废品率及提高生产效率结语：直升机已经大量使用了复合材料，减轻自重，提高效率更进一步的全面采用复合材料 快要实现了，如最新出现了智能复合材料，朝着设计化和数字化发展，让复合材料用途扩大 如系统部件等，会加剧直升机全面使用复合材料制造。
近几年我国复合材料迅速发展，这是 一个国家技术的进步，有着非凡的意义参考文献：[1] 倪先平，蔡汝鸿，曹喜金直升机技术发展现状与展望[J].航空学报，2013, (01)[2] 倪先平直升机手册[M].北京：航空工业出版社，2014.⑶黄晓东，王卫卫，蒋玮光直升机旋翼系统弹性轴承刚度特性试验方法研究[J].机械 强度， 2012,( 02)。