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1、Civil Aviation University of China毕 业 设 计(论文)专 业： 飞行器动力工程 学 号： 121130188 学生姓名： 柳贵荣 所属学院： 继续教育学院 指导教师： 王国大 二一四年 六 月中国民航大学本科生毕业设计(论文)复合材料在飞机上的应用与维修Composite materials in aircraft applications and maintence专 业：飞行器动力工程学生姓名： 柳贵荣学 号：121130188学 院：继续教育学院指导教师： 王国大 20 年 月创见性声明本人声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得
2、的成果，论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果，均加以特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名： 签字日期： 年 月 日本科毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计（论文）的规定。特授权中国民航大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘。（保密的毕业论文在解密后适用本授权说明）毕业论文作者签名： 指导教师签名：签字日
3、期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要复合材料在飞机上的应用日趋广泛，其应用和修理水平急待提高。首先阐述了飞机结构用复合材料的重要性与必然性，指出了复合材料发展急待解决的重要问题，展望了复合材料的发展未来。分析复合材料的构成、种类、性能以及在飞机上的应用。对于一个现代飞机来说复合材料的应用对减重耐腐蚀和降低成本有着重要的作用，对飞机结构轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。重点介绍复合材料结构特点和应用效果，在民用飞机的实际应用。最后针对复合材料在维修方面的分析以及维修过程的介绍。大量事实表明：先进复合材料用于飞机结构可同获减重/功能双重显著效益，先进复合材料在飞机结构上用量已成
4、为衡量飞机先进性的一个重要标志，先进复合材料用于飞机结构仍有很大的发展潜能，复合材料更大发展时期已经到来。关键词：飞机；复合材料；维修；应用ABSTRACTComposite materials in aircraft is becoming more widespread, its application and the level of urgent repairs to improve. First elaborated the importance of composite aircraft structures and inevitability, pointed out the i
5、mportant issues need to be solved in the development of composite materials, composite materials development prospects of the future. Analysis of structure, type, performance, and application of composite materials in aircraft. For a modern aircraft composite materials for applications for weight lo
6、ss and reduce the cost of corrosion has an important effect on the aircraft structure lightweight, miniaturization and high performance plays a vital role. Focuses on the characteristics and applications of composite structures effects, practical applications in the civilian aircraft. Finally, analy
7、sis of composite materials and repair processes in maintenance of introduction. Many facts show: advanced composite materials for aircraft structures may be the same weight / functional dual significant benefits, advanced composite materials in aircraft structures has become an important symbol of t
8、he amount of measurable advancement of aircraft, advanced composite materials for aircraft structures still great development potential, a greater period of development of composite materials has arrivedKey Words：Aircraft;composite materials;maintence;application目录引 言11复合材料的介绍与发展31.1复合材料的结构特点31.1.1层
9、合结构31.1.2蜂窝夹层胶接结构31.1.3金属复合层胶接结构41.2飞机结构用复合材料的优缺点41.2.1飞机结构用复合材料的优点41.2.2飞机结构用复合材料的缺点51.3飞机结构用复合材料的发展51.3.1飞机用复合材料发展潜力51.3.2飞机结构用复合材料亟待研究的问题61.3.3飞机结构用复合材料发展趋势82复合材料在飞机结构上的应用92.1飞机结构用复合材料的必然性92.2飞机结构用复合材料的发展历程102.3飞机结构用复合材料实际应用介绍113复合材料在飞机结构上的维修163.1复合材料结构修理分析163.2飞机复合材料的修理技术183.3飞机复合材料修理过程21总结25致谢语
10、26参考文献27引 言复合材料飞机结构应用至今已40余年，已成为新一代飞机机体结构主要材料。复合材料引入飞机的直接效果是减重。如果按飞机的体积计算，60%将可能是复合材料，机体表面的80%是复合材料。复合材料不仅可以大幅度提高飞机结构效率，使飞机隐身/气动弹性、综合性能得到改善和提高，对军用飞机轻型化、隐身/高性能化和小型化起到了至关重要的作用。当今，复合材料已广泛用于各种操纵面、机翼和机身部位。波音777复合材料用量达10%，约10，空客380的中央翼盒上采用了53复合材料，说明民机复合材料用量已有突破性增长。新一代战斗机隐身、超音速巡航、高机动性和成本的要求，促使其优先选用先进复合材料。战
11、斗机上复合材料用量占飞机机体结构重量的30%左右。增加复合材料用量的主要障碍是制造和装配成本高、对复合材料结构完整性的担心、高精度设计工具缺乏、弹伤存活率低以及层间力学性能差。目前，飞机复合材料主要以碳纤维（C/C）复合材料为主。纤维复合材料特别是碳纤维有机复合材料在现代飞机上获得了广泛的应用。俄罗斯的碳纤维有机复合材料的研究及应用开始于70年代。1976 年，巴拉科沃纤维联合股份公司开始了碳纤维复合材料的批生产。此后，全俄航空材料研究所开发了20余种力学性能、工艺性能和工作范围不同的结构用碳纤维复合材料。在俄罗斯，碳纤维复合材料首先用于安24、安22、雅克40 和伊尔86 等飞机上，结果表明
12、碳纤维复合材料有良好的可靠性及减重效果。于是逐渐应用到新一代飞机上如米格29 的垂尾，减速板等次要结构，用量占飞机结构重量的7%。雅克141 的机翼、尾翼及部分机身的复合材料用量达到26%。复合材料是由两种或两种以上的原材料，通过各种工艺方法组合成的新材料。它既可以保持原材料的某些特点，又具有原材料所不具备的新特征，并可根据需要进行设计,与单一均质材料相比它具有较多的优越性。复合材料飞机结构技术是以实现高结构效率和改善飞机气动弹性与隐身等综合性能为目标的高新技术,对飞机结构轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。复合材料结构特点和应用效果，在高性能战斗机实现隐身、超声速巡航、过失速飞行控制
13、，前翼飞机先进气动布局的实际应用，以“飞翼”著称的B-2巨型轰炸机的隐身飞行，舰载攻击战斗机耐腐蚀性改善和轻质化，对于客机来说复合材料的应用对减重耐腐蚀和降低成本有着重要作用，如波音777和空中客车A330A340上的应用，标志着飞机复合材料结构设计发展已经成熟。我国从20世纪80年代开始，将复合材料应用技术研究列入重点发展领域。复合材料应用基本实现了从次承力构件到主承力构件的转变。复合材料的垂直安定面水平尾翼、方向舵、前机身等构件已在多种型号飞机上使用，可以小批量生产。带整体油箱复合材料机翼等主承力结构已装机试飞成功。航空先进复合材料已进入实际应用阶段。随着现代航空业的飞速发展，大量飞机进入
14、了维修高峰期。由于飞机本身的造价非常昂贵，相应地对飞机的维护需用的费用也居高不下。无论是航空公司还是飞机维修企业都在寻找经济、快速、有效的修理方式，使飞机安全地投入到运营阶段。在日益竞争的商业环境中，飞机停场造成的经济损失将是非常巨大的。而修理方法是否便捷经济，修理效果是否良好，又决定了是否快速恢复运营，提高飞行安全的重要因素。27中国民航大学本科生毕业设计（论文）1 复合材料的介绍与发展1.1 复合材料的结构特点1.1.1 层合结构层合板亦称层压板(laminate)、叠层板或实心层压板(solid laminate)、整体层压板(monolithic laminate)。层合板可制成多种结
15、构形式，并可采用多种工艺方法成形，可设计性强，因此在航空航天飞行器结构中应用十分普遍。层合板是层合结构的基本元素。层合结构系指经过适当的制造工艺，如共固化、二次胶接、机械连接等，主要由层合板形成的具有独立功能的较大的三维结构，如翼面结构的梁、肋、壁板、盒段，机身侧壁以及飞行器部件等。层合板设计是复合材料结构设计中最最关键的设计工作之一，也是复合材料结构设计特有的工作内容。层合板设计主要包括选取合适的铺层角，确定各铺层角铺层的百分比和铺层顺序三方面内容。1.1.2 蜂窝夹层胶接结构蜂窝夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的芯子胶接而成。一般面板采用强度和刚度比较高的材料，芯子采用密度比较小的材料，如蜂窝芯、泡沫芯、波纹板芯等（图 1-1）。夹层结构具有重量轻，弯曲刚度及强度大，抗失稳能力强，耐疲劳，吸音，隔热等优点，因此在飞行器结构上得到了广泛应用。对结构高度大的翼面结
