飛機維修工程呂曉靜58課件

第二章航空材料飛機維修工程學(xué)院呂曉靜抗腐蝕、抗疲勞、密度小重量輕、比強度比剛度高、可設(shè)計、整體成型。目前，C919飛機的后機身后段、平尾、垂尾、升降舵、方向舵、襟翼、副翼、小翼、擾流板等部位均使用了碳纖維復(fù)合材料。2.4復(fù)合材料和非金屬材料2.4.1復(fù)合材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本復(fù)合材料是由兩種或兩種以上組分、具有明顯界面和特殊性能的人工合成多相固體新型材料。碳纖維/樹脂疊層復(fù)合材料碳纖維織布波音787機體結(jié)構(gòu)材料復(fù)合材料一般由基體材料(Matrix)及增強體復(fù)合而成。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本

組分材料中，有一種材料起粘接作用，稱為基體材料，一般都為勻質(zhì)材料。有一種材料起增強(韌)作用，稱為增強(韌)材料，一般都是強度、剛度高的材料，形狀為尺寸細小的纖維或片狀、顆粒狀等；基體材料和增強纖維之間要有相容性，即兩者有相匹配的膨脹系數(shù)，兩者之間不起化學(xué)反應(yīng)。基材：

金屬、

樹脂、陶瓷、碳基增強材料：顆粒、短纖維、長纖維、薄片、織布2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料組成復(fù)合材料的組元有增強(韌)體、基體和界面層界面層：由于基體和增強纖維表面之間的物理、化學(xué)作用形成的結(jié)合層。它作用是在基體和增強纖維之間提供適當?shù)慕Y(jié)合力，使增強纖維承受載荷引起的應(yīng)力，對基體起到增強、增韌的作用。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料按照復(fù)合材料所選用的基體材料不同，可將復(fù)合材料分為金屬基和非金屬基兩大類。

按照復(fù)合材料所選用的增強（韌）材料不同，可將復(fù)合材料分為：按使用性能分結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料

民航應(yīng)用較多為：樹脂為基體，以玻璃纖維、碳纖維（包括石墨纖維）、芳綸（Kevlar）等為增強體的復(fù)合材料。PMC（1）樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料

玻璃鋼－飛機上應(yīng)用的第一代復(fù)合材料

玻璃纖維的特點：

①抗拉強度高；②化學(xué)穩(wěn)定性高；③耐熱性低；④脆性較大，表面光滑需表面處理提高結(jié)合力。玻璃纖維制作過程:2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料PMC（1）樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料

玻璃鋼－飛機上應(yīng)用的第一代復(fù)合材料

比強度較高；對電和熱的絕緣性好，熱膨脹系數(shù)比鋼和鋁都??；對雷達波和無線電波有很高的透波性；沖擊韌性較高，抗疲勞性能好。比剛度較低；耐濕熱性差；材料性能分散性大。優(yōu)點缺點樹脂基復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料（2）先進樹脂基復(fù)合材料APMC第二代，以碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等纖維增強的復(fù)合材料1）比強度、比剛度高；2）具有良好的耐疲勞性能；3）減震性能好；4）具有多種功能性；5）可設(shè)計性強；6）熱膨脹系數(shù)小；7）便于大面積整體成型。優(yōu)點1）耐濕熱性能差；2）沖擊韌性較低；3）材料分散性大，價格過高。缺點樹脂基復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料（2）先進樹脂基復(fù)合材料APMC碳纖維和石墨纖維增強復(fù)合材料

碳纖維和石墨纖維制作過程:纖維的性能特點：1）比重小，彈性模量高；2）高溫、低溫的機械性能好；3）具有高的化學(xué)腐蝕穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和低的摩擦系數(shù)等優(yōu)點。缺點：脆性大，表面光滑，結(jié)合力比玻璃纖維還差。2.4復(fù)合材料和非金屬材料樹脂基復(fù)合材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料酚醛樹脂＋碳纖維

耐燒蝕性好，用作超音速飛機的機身、機翼環(huán)氧樹脂＋石墨纖維

機械性能好，用作發(fā)動機葉片及其它受力件應(yīng)用2.4復(fù)合材料和非金屬材料（2）先進樹脂基復(fù)合材料APMC碳纖維和石墨纖維增強復(fù)合材料

樹脂基復(fù)合材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料（2）先進樹脂基復(fù)合材料APMC硼纖維增強復(fù)合材料

應(yīng)用：環(huán)氧樹脂＋硼纖維

飛機機翼、襟翼、航空發(fā)動機葉片特點：比強度大，耐高溫，但高溫與大多數(shù)金屬反應(yīng)變脆。晶須：即纖維狀晶體。分陶瓷晶須（主要增強材料）和金屬晶須。它是纖維中強度最高的一種新型材料，加入到前幾種復(fù)合材料中，強度成倍增加。用途：價格昂貴，目前主要用于空間技術(shù)、尖端技術(shù)上，如宇宙飛行器殼體、直升機旋翼。晶須增強復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料基體：金屬基－鋁、鈦金屬基和鈦鋁、鎳鋁金屬增強纖維：碳纖維、硼纖維、

碳化硅纖維、石墨纖維等基體：陶瓷基和碳基增強纖維：碳纖維、硼纖維、

碳化硅纖維、石墨纖維等優(yōu)點陶瓷基和碳基復(fù)合材料先進金屬基復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.1復(fù)合材料三層以上材料或結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu),可達到輕質(zhì)高強度。結(jié)構(gòu)面板：薄的，高強度、高彈性模量，選用玻璃鋼板、膠合板。芯材：輕質(zhì)芯子，維持上下面板距離，提高強度、剛度，減輕結(jié)構(gòu)重量。特點：比強度高、表面光滑，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、承載能力強、耐疲勞、抗振動、隔音、隔熱等。用途：飛機機翼、方向舵、垂直安定面、升降舵、副翼、直升機旋翼等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.2塑性材料有機玻璃（風(fēng)擋）塑料王（噴氣發(fā)動機的滑油管路、燃油箱的密封墊圈）聚氯乙烯（電線、電纜的保護套、封存航空零件和設(shè)備用以防腐）酚醛塑料（剎車塊）塑性材料在飛機上的應(yīng)用2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本基本組成部分，含量不是最多，但起決定作用.熱塑性樹脂：硬化后可反復(fù)加熱提高塑性

如：聚氯乙烯熱固性樹脂：硬化后無法再加熱提高塑性

如：酚醛、環(huán)氧樹脂按來源分天然樹脂：自然界里植物和動物分泌出來的有機物質(zhì)，如松香合成樹脂：用人工制造出的具有天然樹脂性質(zhì)的高分子物質(zhì)樹脂（粘合劑或粘料）按特性分樹脂、填充劑、增塑劑、抗氧化劑、著色劑、潤滑劑、硬化劑等2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本

含量占50－70%，降低塑料的成本。主要提高塑料的機械強度。另外，提高耐熱性、絕緣性、減摩性等。

填料：木粉、紙、布、亞麻、石棉、石墨、玻璃纖維等。填充劑（填料）2.4.2塑性材料增塑劑

含量占5－20%。主要增加材料的可塑性、柔軟性、彈性、抗震性、耐寒性及延伸率等。增塑劑：樟腦、鄰苯二甲酸二丁酯等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.2塑性材料優(yōu)點：（1）比重小，質(zhì)量輕（泡沫塑料）（2）良好耐腐蝕性能（3）優(yōu)良絕緣性能（4）突出減摩、耐磨性（5）優(yōu)良消音吸震性缺點：（1）機械強度低（2）剛性差（3）耐熱性差，（4）易燃、易老化2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.2塑性材料熱塑性塑料熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，可多次重塑的性能，如：有機玻璃、聚氯乙烯塑料、尼龍等；熱固性塑料熱固性樹脂為基礎(chǔ)，固化成型后不可再塑的性能，如：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本有機玻璃

PMMA成分：聚甲基丙烯酸甲酯（樹脂）＋鄰苯二甲酸二丁酯（增塑劑）優(yōu)點：透光性↑，常溫下強度↑，脆性↓，耐腐蝕、絕緣良好，易成型。缺點：（1）硬度↓，易劃傷；（2）導(dǎo)熱性↓，熱膨脹系數(shù)↑；（3）受溫度、日光、溶劑影響大，性質(zhì)會改變。2.4.2塑性材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本有機玻璃

PMMA受溫度、日光、溶劑影響大，性質(zhì)會改變。d.在丙酮、乙酸乙酯等溶劑中會溶解，出現(xiàn)發(fā)霧（龜裂）現(xiàn)象。c.日光作用會氧化2.4.2塑性材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料

a.溫度變化，機械性能變差

b.溫度急劇變化，產(chǎn)生銀紋溫度↑，強、硬度↓，塑性↑，易變形；溫度↓，脆性↑，易裂紋。點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本有機玻璃

PMMA注意事項：溫度高（夏季），不易受力過大，防止變形；溫度低，不易震動，防止裂紋。安裝要留足夠空隙。避免與硬物接觸，以免劃傷。避免有害溶劑接觸，以免發(fā)霧2.4.2塑性材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.2塑性材料

新聞背景2018年5月14日，四川航空公司空客A319，執(zhí)行重慶至拉薩的3U8633航班任務(wù)，該機起飛正常爬升至9800米巡航高度，駕駛艙右座前風(fēng)擋玻璃突然破裂并脫落，造成飛機客艙失壓，事件造成駕駛艙部分設(shè)備受損，副駕駛和一名乘務(wù)員受輕傷。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.2塑性材料

生死關(guān)頭，機組臨危不亂、果斷應(yīng)對、正確處置，確保了機上全部人員的生命安全，充分體現(xiàn)民航精神。川航3U8633航班機組被授予“中國民航英雄機組”稱號，劉傳健同志被授予“中國民航英雄機長”稱號。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本有機玻璃

PMMA2.4.2塑性材料

調(diào)查報告顯示，本次事件的最大可能原因是:右風(fēng)擋封嚴(氣象封嚴或封嚴硅膠)可能破損，風(fēng)擋內(nèi)部存在空腔，外部水汽滲入并存留于風(fēng)擋底部邊緣。電源導(dǎo)線被長期浸泡后絕緣性降低，在風(fēng)擋左下部拐角處出現(xiàn)潮濕環(huán)境下的持續(xù)電弧放電。電弧產(chǎn)生的局部高溫導(dǎo)致雙層結(jié)構(gòu)玻璃破裂。風(fēng)擋不能承受駕駛艙內(nèi)外壓差從機身爆裂脫落。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本酚醛塑料（電木、膠木）

成分：酚醛樹脂＋填料＋固化劑優(yōu)點：強度↑，絕緣性、耐蝕性↑，耐高溫。2.4.2塑性材料采用不同填料，有不同性能和用途：a、木粉、云母粉、石英粉等

易壓模成型

如：旋鈕、按鈕、插銷、插座及手柄、儀表外殼等。b、布、玻璃布、紙等纖維

抗彎、抗拉、沖擊強度等機械性能↑,吸震性↑

如:齒輪、滑輪、駕駛盤、配電盤、接頭座板等。c、石棉

耐熱性、耐磨性和很大摩擦系數(shù)

如：剎車系統(tǒng)零件。2.4復(fù)合材料和非金屬材料維護工作中，防止液壓油、滑油等落在剎車塊上，以免摩擦系數(shù)減小，降低剎車效果。點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.2塑性材料環(huán)氧樹脂塑料成分：環(huán)氧樹脂＋玻璃纖維（填料）→玻璃鋼優(yōu)點：強度大、絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性好，吸濕性低，成型收縮率小。用途：雷達天線整流罩、翼尖等結(jié)構(gòu)件及絕緣零件等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.3橡膠材料硫化橡膠（橡皮）：生橡膠＋硫化劑＋填充劑＋防老劑優(yōu)點：①不溶解、熔融；②機械性能↑；③耐熱、耐寒性和抗蝕性↑。硫化劑：主要成分硫填充劑：碳黑和氧化鋅等，提高強度、耐磨性，降低成本防老劑：石蠟和酚等，使老化滯緩，延長壽命沒經(jīng)硫化的稱為生橡膠（呈棕色）。硫化后稱為硫化橡膠，也稱橡皮。2.4復(fù)合材料和非金屬材料天然橡膠、合成橡膠兩種。點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本優(yōu)點：常溫彈性好，良好絕緣、耐磨性、密封性、減震性、隔音性。缺點：易老化；溫度升高或降低，彈性↓，強度↓；天然橡膠耐油性差。老化現(xiàn)象：表現(xiàn)為變硬、脆或變軟、粘，彈性↓↓。

天然橡膠和合成橡膠都是高分子化合物，其分子主要組成元素為碳、氫。2.4.3橡膠材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本（一）天然橡膠優(yōu)點：較高的抗拉強度和彈性，不透氣、絕緣，能耐水、弱酸和堿。經(jīng)硫化處理后，物理性能和機械性能都得到增強。在航空中用作氣動和液壓系統(tǒng)的密封、減震零件和墊圈、墊片等2.4.3橡膠材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料缺點：耐熱、耐大氣老化性差；耐油性和抵抗有機溶劑的性能很差，能溶于汽油、苯和

礦物油中（但能耐受植物基油）；易燃。點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本（二）合成橡膠2.4.3橡膠材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.3橡膠材料（一）航空輪胎功用：降落、滑跑時吸收沖擊和振動；剎車和停放時承載。

航空輪胎、橡膠軟管、密封橡膠型材、橡膠密封件和橡膠液等2.4復(fù)合材料和非金屬材料點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本2.4.3橡膠材料輪胎的維護A．防油：洗滌時可用肥皂水，但嚴禁用汽油、煤油或其它橡膠溶劑；防止燃油、滑油落在輪胎上，以免溶脹。B．

防曬：夏天應(yīng)將輪胎用布罩套上，以免加速老化。C．

正確貯存，不允許折疊或疊壓D．防過期：使用、存放應(yīng)在規(guī)定的期限內(nèi)，以免老化E.輪胎充氣壓力要符合要求，過小容易產(chǎn)生鼓包、爆胎現(xiàn)象過大會使輪胎負荷加重，減少輪胎使用壽命。2.4復(fù)合