Page 11 - 现代航空维修理论及应用研究

第一章 航空轮胎材料性能

“纳米分散”技术，并将其均匀稳定地附着于碳纤维表面上，这样其 CFRP 不但
薄而轻，且强度和耐冲击性均有提高，所制成的 L 形和 R 形部件不会因振动应
力而产生应变和龟裂。德国汉堡理工大学曾分析过单壁碳纳米管（SWCNT）母

粒改性的热熔环氧树脂预浸料体系，发现只添加 0.01% 或 0.05% 的 SWCNT，就
可明显地改进 CFRP 的断裂特性。
许多研究已证实在复合材料中添加纳米尺寸的微粒如 CNT 或石墨烯，可以
显著提高其性能；Cardiff 大学和 Haydal 有限公司证实，采用等离子体加工改进

的纳米添加物，可改进材料性能的稳定性，同时提高材料的性能和加工的可测定
性，以适用于未来的飞机用轻量结构材料。日本住友化学公司开发了耐高温、
低黏度的 TGDDM 型环氧树脂，由于黏度低就可在其中多加聚醚砜（PES）以提
高韧性，从而作为 CFRP 飞机一次结构材料的树脂基体。美国国家航空航天局

（NASA）设计了一种更长、更薄、更轻的机翼，并与波音公司合作进行航空动
力学的计算机模拟，以测定模型和桁架周围的空气流，进一步降低阻力。
另外，作为飞机的一次结构材料，由于采用了大量的 CFRP，其导电性不及
铝合金和钛合金，在雷雨天容易遭雷击而损伤，可通过在 CF 预浸布中适当交织

金属丝或在碳纤维表面生长 CNT 来改进这一性能，国内外均已开展相关研究。
最近日本产业技术综合研究所与吉野电化工业公司共同开发了在 CFRP 表面镀一
层致密的导电金属膜，也可以达到防雷击的效果。
（2）CFRP 的主要成型工艺和设备

一般飞机的结构件采用热压罐或真空辅助树脂转移模塑成型法（VARTM）。
日本羽生田铁工所于 2016 年开始开展其热压装置在飞机部件加工中的应用，除
超大型 CFRP 部件外，其他部件均适用。
（3）CFRP 的设计与保证

由于热固型树脂基体所制 CFRP 无塑性，设计部件时不仅要注意 CFRP 应变
时的瞬间破裂以及破坏时其吸收能很小，还要考虑到负荷是在纤维中传递的，而
剪切力是在纤维间的树脂中传递的，此外还要注意压缩和弯曲负荷以及制造工程
的影响等，这些都是设计最佳方案所必须统筹考虑的。

（4）CFRP 部件的无损检测
对飞机结构件而言，性能检测和 CFRP 部件的无损检测至关重要。德国
Fraunhofer（弗劳恩霍夫）研究院开发了名为 CLARA 的电脑 X- 射线分层法和射

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