大展弦比复合材料机翼结构轻重量设计技术

长航时无人机普遍采用大展弦比柔性机翼,本文首先分析了大展弦比机翼的特点和结构设计的难点,然后从材料应用、先进设计方法、结构形式三个方面分析了结构轻重量设计的关键技术,为实际大展弦比无人机机翼结构的研制提供参考。

钛合金蜂窝壁板楔形件静强度测试及失效模式分析

钛合金蜂窝壁板结构具有质量轻、比强度和比刚度高、消音、隔热、减振以及抗冲击等优异性能,在航空航天等领域广泛使用。本工作针对全高度钛合金蜂窝结构典型楔形件,开展了静强度和失效模式研究,并分析了两种典型缺陷对全高度钛合金蜂窝结构的承载能力及失效模式的影响。结果表明:(1)在67%设计载荷(限制载荷)作用下,无缺陷、含单处缺陷和含两处缺陷的L向和W向钛合金蜂窝楔形试验件均未发生破坏,钛合金蜂窝结构承载能力较强。(2)等效面积Φ45 mm的单处缺陷对钛合金蜂窝楔形试验件静强度和破坏模式影响较小。(3)等效面积Φ30 mm的两处缺陷对钛合金蜂窝楔形试验件静强度影响显著,承载载荷下降明显,易发生板芯界面分离破坏。(4)L向无缺陷、含单处缺陷和含两处缺陷钛合金蜂窝楔形试验件的静强度破坏载荷均大于W向钛合金蜂窝楔形试验件对应结果,建议实际构件时采用蜂窝方向为L向的钛合金蜂窝结构形式。

聚芳醚酮(PAEK)树脂熔体黏度及冲击能量对其复合材料冲击损伤行为的影响

采用两种不同熔体黏度的国产高性能聚芳醚酮树脂(PAEK-L、PAEK-H)及国产T300级碳纤维(SCF35),制备了碳纤维增强聚芳醚酮(SCF35/PAEK)热塑性复合材料,研究了树脂基体黏度及冲击能量对复合材料冲击性能的影响,采用Micro-CT表征了准静态压入试样的内部形貌,研究了复合材料的冲击损伤机制。结果显示流动性较低的PAEK-L树脂基复合材料比流动性较高的PAEK-H树脂基复合材料具有更高的抗冲击性能,SCF35/PAEK-L复合材料体系冲击能量的损耗比SCF35/PAEK-H复合材料体系低~7%,其损伤面积小~90%,在6.67 J/mm的冲击能量下,其冲击后压缩强度达到~307 MPa,比SCF35/PAEK-H复合材料体系冲击后压缩强度(205 MPa)高~50%;SCF35/PAEK-L复合材料中表面凹坑的深度随冲击能量的增加呈增加的趋势,冲击后压缩强度随冲击能量的增加呈降低的趋势,当复合材料的表面凹坑深度达到1.0 mm左右,即达到勉强目视可见冲击损伤(BVID)门槛值时,剩余压缩强度为~268 MPa。准静态压入实验结果显示,SCF35/PAEK-L复合材料受到冲击后表面凹坑主要由树脂基体的塑性变形及纤维屈曲造成,表面凹坑周围的裂纹由压缩应力造成,冲击过程中试样背面的纤维在拉伸应力的作用下发生断裂,试样底层的纤维在剪切力的作用下萌生层间裂纹,随着试样挠曲变形程度的增加,纤维的断裂程度增加且层间裂纹逐渐扩展。