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FRP玻璃鋼復(fù)合材料論壇

標(biāo)題: CCTV今日新聞--波音787起飛了, [打印本頁]

作者: catine    時間: 2009-12-16 19:36
標(biāo)題: CCTV今日新聞--波音787起飛了,
波音787是波音公司自1995年來研發(fā)的第一款全新民用客機(jī),擁有多項技術(shù)創(chuàng)新,其中最引人注目的是以碳纖維合成材料取代鋁制作機(jī)體,成為全球第一款以碳纖維合成物為主體材料的民用噴氣客機(jī)。波音公司介紹,使用碳纖維合成物作材料的好處體現(xiàn)于:機(jī)身單個構(gòu)件面積較鋁制構(gòu)件大,使得機(jī)身可以由更少部分組成,減少機(jī)身拼接所需零部件。增加飛機(jī)的耐用性,減少維護(hù)費用。

當(dāng)?shù)貢r間安15日試飛,從華盛頓起飛,降落在西雅圖機(jī)場。

復(fù)合材料又有了新突破,不知道又有哪些歐洲公司參與了這些個項目
作者: catine    時間: 2009-12-16 19:39
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波音787夢幻飛機(jī)——環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料革命的代表
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來源:機(jī)電之家 添加人:jdzj888 添加時間:2007-10-15 11:36:03

波音787夢幻飛機(jī)——環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合材料革命的代表。在波音787上大面積使用環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料,減輕了飛機(jī)重量并使創(chuàng)新理念得以實現(xiàn)。當(dāng)波音公司開始考慮在787夢幻飛機(jī)上大量使用結(jié)構(gòu)復(fù)合材料時,波音工程師們的直覺是:環(huán)氧樹脂/碳纖基質(zhì)結(jié)構(gòu)能大大降低飛機(jī)重量,可以節(jié)省燃料、擴(kuò)大飛行范圍;但是經(jīng)過早期對復(fù)合材料的集中研究,他們意識到復(fù)合材料還可以帶來重大的設(shè)計變化,這種變化可以讓他們進(jìn)行功能系統(tǒng)集成,也可以改變層流、發(fā)展空氣動力學(xué)。
從材料學(xué)的角度看,787夢幻飛機(jī)是制造業(yè)歷史上最大的革命性跨越之一。但是為了實現(xiàn)一項野心勃勃的出貨計劃——第一批出貨時間定在2008年5月——當(dāng)時存在大量的障礙需要跨越,沒人嘗試過規(guī)模生產(chǎn)巨大的環(huán)氧樹脂/碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu),這種材料是熱固性材料,處理時間明顯要慢于熱塑塑料;如此大型部件的關(guān)鍵制模技術(shù)當(dāng)時仍然處于發(fā)展階段,實際上這也是開發(fā)項目中的少數(shù)羈絆之一;必須開發(fā)出新型涂層處理裂紋擴(kuò)展問題,用鋁材就不會有這個問題。工程師們還必須設(shè)計不同的系統(tǒng)來應(yīng)對電流短路問題,因為,樹脂基復(fù)合材料不導(dǎo)電。材料技術(shù)當(dāng)時對大家來說已經(jīng)不是新領(lǐng)域了。

“當(dāng)我們決定在機(jī)翼、機(jī)身、地楞橫梁等部位上使用復(fù)合材料時,我們實際上只是在制造777飛機(jī)時積累的大量生產(chǎn)經(jīng)驗鋪墊的道路上再往前走一步,”787技術(shù)集成主任、波音公司前任全材料技術(shù)總工程師Alan G. Miller博士說?!爱?dāng)時我們知道象型穩(wěn)性一類的事情。我們也知道復(fù)合材料會怎樣沖擊制造流程;我們有許多設(shè)計上獲批的資料庫,我們有很大的信心,這種信心來自于我們的客戶?!痹诓ㄒ?77飛機(jī)上復(fù)合材料只占重量的9%,而在波音787上復(fù)合材料占到重量的50%。在整個777飛機(jī)時代碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能、制造技術(shù)和費用結(jié)構(gòu)都有所提高。根據(jù)不同的具體應(yīng)用需求,787飛機(jī)上使用了幾種不同種類的復(fù)合材料,包括雙馬來酰亞胺。還有些較小的部件是用短纖維制造的、可以塑成各種形狀,在飛機(jī)的內(nèi)部裝飾上也大面積使用了熱塑性工程塑料,但是這與以前的設(shè)計沒有多大不同。

所有的復(fù)合材料都是由世界最大的碳纖維生產(chǎn)商Toray Industries公司提供的。據(jù)估計,從2004年起,波音公司已經(jīng)向Toray公司定購了價值60多億美元的復(fù)合材料,這些訂單對復(fù)合材料的價格和其他用戶的貨物供應(yīng)造成了壓力。這一估計數(shù)字是根據(jù)2006年以后的計劃生產(chǎn)量得出的,而這些數(shù)據(jù)由于787飛機(jī)令人矚目的成功已經(jīng)成為過去。在2003年底,Toray公司碳纖維產(chǎn)品的生產(chǎn)能力是7300公噸。到2007年夏天,該公司的產(chǎn)能達(dá)到13900公噸。這段時間內(nèi),公司在碳纖維產(chǎn)品上的投資接近10億美元。公司產(chǎn)能的擴(kuò)大來自于美國(華盛頓州的Tacoma公司和阿拉巴馬州的Decatur公司)以及法國和日本客戶的需求。在787飛機(jī)的帶動下,聚丙烯腈類碳纖維的需求量一年增長了15%。隨后的需求增長將來自于汽車市場和CNG燃料罐一類與能源相關(guān)應(yīng)用的全面進(jìn)入。

技術(shù)上需要解決的幾個問題首先是規(guī)模生產(chǎn)問題。復(fù)合材料的生產(chǎn)過程要明顯慢于熱塑性工程塑料的生產(chǎn)過程。“我們以前沒有碰到過如此大量的應(yīng)用(在夢幻飛機(jī)以前),”Miller說?!皬?fù)合材料產(chǎn)業(yè)以前從來沒有處理過這種情況。那是一座我們必須跨越的山?!盡iller認(rèn)為,傳統(tǒng)機(jī)械模具生廠商提供了大多重要的解決方案。Cincinnati Machine Co公司就是一個例子,該公司為787夢幻飛機(jī)供應(yīng)新的浸帶疊層系統(tǒng)和纖維編制系統(tǒng)。

“高速精確的鋪疊技術(shù)加快了工作流程,縮短了制造日程,并且降低了工序成本,” Cincinnati Machines公司復(fù)合材料總經(jīng)理Randy Kappesser說。利用自主知識產(chǎn)權(quán)的、編譯自CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)和層壓資料的軟件程序,這些最新型的設(shè)備可以把浸帶鋪疊成非常復(fù)雜的幾何形狀。該軟件可以允許離線部分編程和模擬,包括碰撞干預(yù)。

樹脂半固化片中的增強(qiáng)纖維被確定了具體方向,只在需要的方向上才具有最大的強(qiáng)度。半固化片指的是已經(jīng)用樹脂浸制過的纖維基質(zhì)。由于大小(和飛機(jī)一樣大)和技術(shù)的發(fā)展問題,模具也是當(dāng)時一個比較大的問題。在那之前,復(fù)合材料模具主要用在造船方面,而造船還不是大規(guī)模生產(chǎn)行業(yè)。“仍然處于努力發(fā)展中的技術(shù)領(lǐng)域是模具制造,”Miller說?!袄锚毺氐脑O(shè)備裝置,復(fù)合材料的模具制造可能相當(dāng)講究,或者說,如果你不十分注意的話,非常笨拙和繁重......我們必須預(yù)先與我們的技術(shù)合作伙伴碰面,以確保這項技術(shù)是成熟的,能夠滿足我們的生產(chǎn)日程需要?!贝笮蛷?fù)合材料模具結(jié)構(gòu)材料的金牌標(biāo)準(zhǔn)一直是一種叫做不脹鋼的鐵鎳合金,這種材料非常適合這一用途,因為其熱膨脹系數(shù)(CTE)是可以控制的。不脹鋼的一個問題是,不太易于按照制造系統(tǒng)要求彎曲,而讓材料易于彎曲一直是波音公司幾年來的一個主要目標(biāo)。

一個主要的替代選擇是“軟質(zhì)”模具,這種模具也是用復(fù)合材料制造的。鋁材不合適,因為鋁的熱膨脹系數(shù)不符合要求。由于在B2隱形轟炸機(jī)項目中出現(xiàn)過問題,軟質(zhì)模具的名聲不太好。夢幻飛機(jī)的制模技術(shù)是絕對受產(chǎn)權(quán)保護(hù)的,但還是有一些關(guān)于華盛頓州Janicki Industries of Seedro-Wooley公司的技術(shù)細(xì)節(jié)被泄漏出去。Janicki公司是一個歷史悠久的游艇制造商,該公司為夢幻飛機(jī)開發(fā)新型的軟質(zhì)模具,這種模具除了經(jīng)歷過一次眾人皆知的災(zāi)難之外還算成功,那次是樹脂配方出現(xiàn)錯誤導(dǎo)致了漏水和心軸損壞。“創(chuàng)新不只是在材料方面,也出現(xiàn)在怎樣建造模具方面,”Miller說。比如,Janicki公司就承接定制過3臺五軸數(shù)控(CNC)碾磨機(jī),這些碾磨機(jī)的外形尺寸有88 x 19 x 8英尺之巨,并且精確度達(dá)到了±003英寸。

不只是重量問題——復(fù)合材料值得大家做出這樣的努力,這種材料明顯已經(jīng)走上了飛機(jī)行業(yè)的快行道,“我們得到的好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是降低了飛機(jī)重量”,當(dāng)時研發(fā)人員認(rèn)為:我們還看到把很多功能集成到一個系統(tǒng)中越來越實用的方法,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也是聲阻尼系統(tǒng)的一部分,也是熱傳遞系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的一部分,復(fù)合材料的使用會增長,因為這不再只是結(jié)構(gòu)問題了。這還不是全部的好處。復(fù)合材料機(jī)身的優(yōu)等強(qiáng)度可以使客艙內(nèi)出現(xiàn)更高的耐壓力,更容易控制客艙內(nèi)溫度、濕度和通風(fēng)。從耐腐蝕和老化方面來講,復(fù)合材料比鋁材更持久耐用,并且大大減少了扣件鉚釘?shù)氖褂?。從本質(zhì)上來說,787飛機(jī)的結(jié)構(gòu)就是一個龐大的巨分子,所有部件都是通過樹脂/碳纖增強(qiáng)的交聯(lián)化學(xué)鍵連接在一起?!霸缧r候,我們就決定建造一個一體性機(jī)身筒體,”Miller說。“我們沒有使用搭接接頭,因為我們是把它們包裹起來的?!?br />
復(fù)合材料的好處隨著波音公司工程師們經(jīng)驗的增加而增多?!拔覀儼l(fā)現(xiàn)了制造更好舷窗的方法,并且我們這樣做,還改變了那一部分機(jī)身負(fù)載轉(zhuǎn)移的特性,”Miller說?!斑@樣我們就可以再回到一體機(jī)身筒體的想法上,并且再一次減輕了該設(shè)計這一部分的重量。最終,我們比最初設(shè)計節(jié)省了三倍重量?!绷硪豁椇锰巵碜杂诮饘倥c塑料交接處(引擎機(jī)艙入口與引擎機(jī)艙結(jié)構(gòu)的接合點)層流的擴(kuò)展(1.5庫比特)。
波音公司預(yù)計只這一項設(shè)計改進(jìn)每年就可以節(jié)省20000加侖燃料。這是制造技術(shù)、材料技術(shù)和成形技術(shù)的巨大聯(lián)合,或許就是成形技術(shù)讓我們切實能夠在空氣動力學(xué)的表現(xiàn)上取得了又一次飛躍。復(fù)合材料的弊端是什么?復(fù)合材料不會生銹,但是也會有一個光致氧化過程,所以復(fù)合材料必須上漆。這樣就有了關(guān)于夢幻飛機(jī)的另一個技術(shù)故事?!拔覀冮_發(fā)出一種中間層機(jī)身涂層,”Miller說?!拔覀兊目蛻艨梢詣兊艋蚋淖儥C(jī)身的噴漆顏色而不會觸碰到里層的復(fù)合材料。這就是說他們不需要進(jìn)行磨光?!?br />
另一個問題與其說是弊端還不如說是一個不同。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與鋁材結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行的熱管理和電動管理不一樣,鋁在本質(zhì)上具有更高的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。比如在不導(dǎo)電的復(fù)合材料上就不需要象在鋁結(jié)構(gòu)上一樣過多考慮移動電流問題。“我們現(xiàn)在解決這些問題比3年前聰明多了,”Miller說??紤]到全球巨大的相關(guān)供應(yīng)鏈,到底是誰在擁有夢幻飛機(jī)的開發(fā)技術(shù)呢?“這要看是誰支付了費用,”Miller說?!叭绻俏覀冎Ц读速M用,就可能是我們擁有,并且我們可以在該項目范圍內(nèi)與大家分享?!比绻患夜?yīng)商貢獻(xiàn)了自己的知識產(chǎn)權(quán),那么這項技術(shù)就可能是由這家供應(yīng)商擁有。所有的主要合作伙伴都有大量自主的研發(fā)項目,并且明顯想在自己的技術(shù)訣竅和其他的飛機(jī)制造項目之間取得平衡。這就是波音公司在具體技術(shù)合作伙伴方面采取保密措施的一個原因,比如關(guān)于模具制造商的保密措施。同樣,供應(yīng)商任何信息的媒體披露也都受到波音公司的嚴(yán)格控制。
作者: catine    時間: 2009-12-16 19:43
材料應(yīng)用
作者: 促進(jìn)劑    時間: 2009-12-16 19:54
對大型客機(jī)的安全心存疑慮,出一次事故損失太大。
作者: tord    時間: 2009-12-16 21:00
太放心?。。?nbsp; 承受打擊能力? 讓我們擔(dān)心啊1
作者: 獨自頑活    時間: 2012-3-10 09:40
并不無的放矢呵




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