CCTV今日新聞－－波音787起飛了，

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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(xiàng)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(gè)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(fèi)用。

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

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(gè)項(xiàng)目

獨(dú)自頑活

并不無的放矢呵

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波音787夢(mèng)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(shí)間：2007-10-15 11:36:03

波音787夢(mèng)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(shí)現(xiàn)。當(dāng)波音公司開始考慮在787夢(mèng)幻飛機(jī)上大量使用結(jié)構(gòu)復(fù)合材料時(shí)，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(duì)復(fù)合材料的集中研究，他們意識(shí)到復(fù)合材料還可以帶來重大的設(shè)計(jì)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(dòng)力學(xué)。
從材料學(xué)的角度看，787夢(mèng)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(shí)現(xiàn)一項(xiàng)野心勃勃的出貨計(jì)劃——第一批出貨時(shí)間定在2008年5月——當(dāng)時(shí)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(shí)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(shí)仍然處于發(fā)展階段，實(shí)際上這也是開發(fā)項(xiàng)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(huì)有這個(gè)問題。工程師們還必須設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)電流短路問題，因?yàn)椋瑯渲鶑?fù)合材料不導(dǎo)電。材料技術(shù)當(dāng)時(shí)對(duì)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(shí)，我們實(shí)際上只是在制造777飛機(jī)時(shí)積累的大量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(huì)怎樣沖擊制造流程；我們有許多設(shè)計(jì)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(gè)777飛機(jī)時(shí)代碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能、制造技術(shù)和費(fèi)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(jì)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(jì)，從2004年起，波音公司已經(jīng)向Toray公司定購(gòu)了價(jià)值60多億美元的復(fù)合材料，這些訂單對(duì)復(fù)合材料的價(jià)格和其他用戶的貨物供應(yīng)造成了壓力。這一估計(jì)數(shù)字是根據(jù)2006年以后的計(jì)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(shí)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(guó)(華盛頓州的Tacoma公司和阿拉巴馬州的Decatur公司)以及法國(guó)和日本客戶的需求。在787飛機(jī)的帶動(dòng)下，聚丙烯腈類碳纖維的需求量一年增長(zhǎng)了15%。隨后的需求增長(zhǎng)將來自于汽車市場(chǎng)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(gè)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?！拔覀円郧皼]有碰到過如此大量的應(yīng)用(在夢(mèng)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。”Miller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(gè)例子，該公司為787夢(mèng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的、編譯自CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))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(shí)一個(gè)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)?！叭匀惶幱谂Πl(fā)展中的技術(shù)領(lǐng)域是模具制造，”Miller說?！袄锚?dú)特的設(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(xiàng)技術(shù)是成熟的，能夠滿足我們的生產(chǎn)日程需要。”大型復(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?yàn)槠錈崤蛎浵禂?shù)(CTE)是可以控制的。不脹鋼的一個(gè)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(gè)主要目標(biāo)。

一個(gè)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?yàn)殇X的熱膨脹系數(shù)不符合要求。由于在B2隱形轟炸機(jī)項(xiàng)目中出現(xiàn)過問題，軟質(zhì)模具的名聲不太好。夢(mèng)幻飛機(jī)的制模技術(shù)是絕對(duì)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(gè)歷史悠久的游艇制造商，該公司為夢(mèng)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(cuò)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(tái)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(shí)研發(fā)人員認(rèn)為：我們還看到把很多功能集成到一個(gè)系統(tǒng)中越來越實(shí)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(huì)增長(zhǎng)，因?yàn)檫@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(gè)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(shí)候，我們就決定建造一個(gè)一體性機(jī)身筒體，”Miller說?！拔覀儧]有使用搭接接頭，因?yàn)槲覀兪前阉鼈儼饋淼?。?br />
復(fù)合材料的好處隨著波音公司工程師們經(jīng)驗(yàn)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(jì)這一部分的重量。最終，我們比最初設(shè)計(jì)節(jié)省了三倍重量?！绷硪豁?xiàng)好處來自于金屬與塑料交接處(引擎機(jī)艙入口與引擎機(jī)艙結(jié)構(gòu)的接合點(diǎn))層流的擴(kuò)展(1.5庫比特)。
波音公司預(yù)計(jì)只這一項(xiàng)設(shè)計(jì)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(shí)能夠在空氣動(dòng)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(huì)生銹，但是也會(huì)有一個(gè)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(mèng)幻飛機(jī)的另一個(gè)技術(shù)故事。“我們開發(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(huì)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(gè)問題與其說是弊端還不如說是一個(gè)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(dòng)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(dòng)電流問題?！拔覀儸F(xiàn)在解決這些問題比3年前聰明多了，”Miller說。考慮到全球巨大的相關(guān)供應(yīng)鏈，到底是誰在擁有夢(mèng)幻飛機(jī)的開發(fā)技術(shù)呢？“這要看是誰支付了費(fèi)用，”Miller說?！叭绻俏覀冎Ц读速M(fèi)用，就可能是我們擁有，并且我們可以在該項(xiàng)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(shí)產(chǎn)權(quán)，那么這項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(gè)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。

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材料應(yīng)用

促進(jìn)劑

對(duì)大型客機(jī)的安全心存疑慮，出一次事故損失太大。

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太放心?。?！  承受打擊能力？ 讓我們擔(dān)心啊1