航空制造業(yè)的“扛把子”——夾芯復(fù)合材料（三明治結(jié)構(gòu)材料、蜂窩芯材、輕木巴沙木）

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夾芯復(fù)合材料也被形象地稱為“三明治材料”或“三明治結(jié)構(gòu)”，在抗爆、減振、降噪等方面具有優(yōu)異的性能。當(dāng)前，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出了多種夾芯材料，根據(jù)芯材的種類，將主要的復(fù)合夾芯材料分為泡沫蜂窩夾芯材料、 金屬型材夾芯材料和聚合物泡沫夾芯材料。此外，輕木（balsa巴沙木）作為一種天然材料，也是用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的夾芯材料之一。

市場常見的輕木夾芯主要產(chǎn)自南美洲的種植園，由于氣候原因，輕木在當(dāng)?shù)厣L速度特別快，所以比普通木材輕很多，且其纖維具有良好的強(qiáng)度和韌性，特別適合用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)。

巴沙輕木是世界上生長最快的樹種，僅需5-7年即可由樹苗長為90英尺的高大樹木。其樹干高大挺拔，直徑可達(dá)18英寸，樹冠蔥郁，枝葉繁茂。巴沙輕木是目前唯一可作為芯材的可再生天然原料。由巴沙輕木制成的夾層結(jié)構(gòu)質(zhì)地堅(jiān)固、重量輕，其獨(dú)特的蜂窩結(jié)構(gòu)使其端面具有突出的物理特性。

夾芯結(jié)構(gòu)最早出現(xiàn)在19世紀(jì)中期，二次世界大戰(zhàn)以后得到廣泛的應(yīng)用。二戰(zhàn)期間，盟軍的蚊式戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)身上已經(jīng)使用了輕木夾芯結(jié)構(gòu)?！拔檬健钡臋E圓形截面機(jī)身是硬殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部除隔框外沒有任何其他加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，如全金屬半硬殼機(jī)身的縱梁和桁條等。其機(jī)身采用高強(qiáng)度層壓膠合板制造，板材厚約11毫米，內(nèi)外層是約2毫米厚的加拿大樺木，中間是厄瓜多爾輕木夾芯(也稱巴沙木)。

這種稱為“巴沙木”的松軟木料。使機(jī)身成為一段具有足夠強(qiáng)度的夾芯結(jié)構(gòu)，從而大大提高了它的強(qiáng)度。使得”蚊式”的后機(jī)身看似細(xì)長脆弱，實(shí)際完全能夠承受機(jī)動(dòng)飛機(jī)時(shí)強(qiáng)大的扭轉(zhuǎn)力矩。而這種夾芯結(jié)構(gòu)也可以說是現(xiàn)代飛機(jī)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的雛形。為了提高飛機(jī)的安全性和可靠性。人們在輕木夾芯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上又相繼研制出金屬蜂窩、波紋板和金屬泡沫等夾芯材料。

半個(gè)世紀(jì)以來，隨著復(fù)合材料成型工藝和機(jī)械加工水平的提高，芯材的復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)在航空航天領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。而夾芯復(fù)合材料也廣泛應(yīng)用于各種飛機(jī)的制造，案例眾多。

這些三明治夾芯復(fù)合芯材，大大減輕了機(jī)身的重量，提升了燃油經(jīng)濟(jì)性，提高了有效載荷，從而節(jié)省了飛行成本，而且具有優(yōu)異的防火阻燃性能。（文章整理自互聯(lián)網(wǎng)）

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