隨著碳纖維性能的不斷提高,增韌改性基體樹脂的不斷深入和復(fù)合技術(shù)的日趨完善,韌性在大飛機上的應(yīng)用逐步拓寬。未來500~600座的大飛機將成為航空客運的主力機型。為此,應(yīng)關(guān)注以下幾個技術(shù)課題和解決對策:
(1)設(shè)計允許應(yīng)變達到0.6%,可用沖擊后抗壓縮強度(CAI)來評價。這就需用高強度、大伸長碳纖維與韌性基體樹脂來復(fù)合。例如,T800H/3900-2或IMT/8551-7的韌性預(yù)浸料,可達到上述指標。而T300的設(shè)計允許應(yīng)變僅為0.3%~0.4%,滿足不了設(shè)計要求。
(2)提高抗CFRP的抗沖擊強度,需采用高強度、大伸長碳纖維。例如,T700S斷后延長高達2.1%(表1)。上漿劑中可含有熱塑性塑料微粒,提高其韌性。
表1 高強中模碳纖維的主要牌號及性能"
表1 高強中模碳纖維的主要牌號及性能
(3)提高沖擊損傷后的抗壓縮強度(CAI),需采用高強度、大伸長碳纖維與韌性環(huán)氧樹脂復(fù)合?刂铺祭w維石墨微晶尺寸,也可提高抗壓縮強度。同時,研究韌性耐熱的熱塑性樹脂,作為新一代韌性基體樹脂。
(4)提高抗層間剪切強度(ILSS),改善兩相界面粘接強度,有效傳遞載荷。同時,采用三維編織物和RTM成型技術(shù),也可有效提高ILSS和防止層間剝落現(xiàn)象。
(5)提高CFRP的耐熱性,以適應(yīng)超音速飛行。除提高基體樹脂的耐熱性外,也應(yīng)關(guān)注碳纖維表面上漿劑的濕熱性能。吸濕會降底CFRP性能。
(6)采用整體成型的先進復(fù)合技術(shù)來制造大型構(gòu)件,如體翼一次成型技術(shù)。這不僅提高整體復(fù)合件的性能,而且可大幅度減少零件數(shù)目和緊固件數(shù)目,有利于降低生產(chǎn)成本。
(7)損傷的檢測和大面積無損探傷是安全飛行的保證。采用多種靈敏傳感器和檢測器監(jiān)控飛機的各項質(zhì)量指標,做到萬無一失和安全飛行。