民用飞机舱门结构与复合材料

来源 :中国航空学会总体专业分会飞机发展与设计第十次学术交流会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lym50691064
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复合材料以其比强度大、比模量大、可设计性以及抗疲劳性能、断裂安全性、耐腐蚀、耐久性优异等优点,已被广泛应用于飞机结构设计.但由于民用飞机舱门的特殊性,复合材料舱门的研究、应用却很少.本文将从复合材料舱门与金属舱门的重量、强度、抗疲劳性能、断裂安全性、制造成本等多方面、全方位进行对比分析,所介绍的复合材料舱门采用一次固化成型工艺,整体舱门部件包括梁、框、外部舱门蒙皮;国外先进飞机的设计已经表明,复合材料舱门结构比金属材料舱门结构的重量减轻近30%;在保证复合材料舱门和金属材料舱门刚度一致的情况下,复合材料舱门的重量、抗疲劳性能、断裂安全性均优于金属材料舱门;本文仅给出了一种复合材料铺层方案,后续应充分利用复合材料的可设计性的优点,完善复合材料舱门的设计方案;在对舱门进行设计时,没有考虑舱门蒙皮开口补强、机构支座连接、穿插机构所必须的开口加强等,后续需加强对这些区域的进一步研究;在使用复合材料设计民用飞机舱门时,应综合考虑民用飞机舱门的特殊性以及复合材料的优缺点。虽然复合材料较金属材料有着更为优异的性能,也在民用飞机上除舱门以外的大部分结构上得以应用,但就目前情况而言,复合材料舱门的应用还存在着以下几个问题:环境因素影响大:民用飞机大多高空、跨区域、远距离飞行,导致复合材料经常在湿、热环境中使用,湿、热环境会有可能导致复合材料舱门结构内部出现分层破坏;电化学腐蚀倾向严重:民用飞机舱门包括结构和机构两部分,导致复合材料舱门结构必然会与金属机构件组装,如对复合材料结构保护措施不到位,将带来严重电化学腐蚀倾向;脆性较大:飞机舱门作为旅客的进出口以及货物的装卸口,非常容易受到人为或地面服务车的撞击,进而造成复合材料内部撞击损伤,由于复合材料增强纤维强而脆,因而其表面对硬物撞击破坏的承受能力很小。
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