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[信息分享] 航空制造业的“扛把子”——夹芯复合材料(三明治结构材料、蜂窝芯材、轻木巴沙木)

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    2018-8-15 10:47
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2018-10-8 16:11:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
    夹芯复合材料也被形象地称为“三明治材料”或“三明治结构”,在抗爆、减振、降噪等方面具有优异的性能。当前,国内外已经开发出了多种夹芯材料,根据芯材的种类,将主要的复合夹芯材料分为泡沫蜂窝夹芯材料、 金属型材夹芯材料和聚合物泡沫夹芯材料。此外,轻木(balsa巴沙木)作为一种天然材料,也是用于复合材料夹层结构的夹芯材料之一。

    市场常见的轻木夹芯主要产自南美洲的种植园,由于气候原因,轻木在当地生长速度特别快,所以比普通木材轻很多,且其纤维具有良好的强度和韧性,特别适合用于复合材料夹层结构。

    巴沙轻木是世界上生长最快的树种,仅需5-7年即可由树苗长为90英尺的高大树木。其树干高大挺拔,直径可达18英寸,树冠葱郁,枝叶繁茂。巴沙轻木是目前唯一可作为芯材的可再生天然原料。由巴沙轻木制成的夹层结构质地坚固、重量轻,其独特的蜂窝结构使其端面具有突出的物理特性。

    夹芯结构最早出现在19世纪中期,二次世界大战以后得到广泛的应用。二战期间,盟军的蚊式战斗机的机身上已经使用了轻木夹芯结构。“蚊式”的椭圆形截面机身是硬壳结构,内部除隔框外没有任何其他加强结构,如全金属半硬壳机身的纵梁和桁条等。其机身采用高强度层压胶合板制造,板材厚约11毫米,内外层是约2毫米厚的加拿大桦木,中间是厄瓜多尔轻木夹芯(也称巴沙木)。



    这种称为“巴沙木”的松软木料。使机身成为一段具有足够强度的夹芯结构,从而大大提高了它的强度。使得”蚊式”的后机身看似细长脆弱,实际完全能够承受机动飞机时强大的扭转力矩。而这种夹芯结构也可以说是现代飞机蜂窝夹层结构的雏形。为了提高飞机的安全性和可靠性。人们在轻木夹芯结构的基础上又相继研制出金属蜂窝、波纹板和金属泡沫等夹芯材料。

    半个世纪以来,随着复合材料成型工艺和机械加工水平的提高,芯材的复合材料夹层结构在航空航天领域得到了越来越多的应用。而夹芯复合材料也广泛应用于各种飞机的制造,案例众多。

    这些三明治夹芯复合芯材,大大减轻了机身的重量,提升了燃油经济性,提高了有效载荷,从而节省了飞行成本,而且具有优异的防火阻燃性能。(文章整理自互联网)


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