两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的材料,以微观或宏观形式组合而成的材 料称为复合材料。一种称为基体,另一种称为增强材料。因为复合材料较高的强度/重量比 和耐腐蚀性,因此已被广泛应用在现代直升机结构上,大多数复合材料能够粘接在一起而不需要铆钉和螺钉,也减轻了直升机的重量。
复合材料分成以下几种类型,每种类型在直升机构造中满足不同的要求。
(1)Kevlar 和石墨纤维板
(2)Kevlar 蜂窝
(3)铝合金蜂窝
(4)玻璃纤维
1)Kevlar 和石墨纤维材料 引入石墨纤维材料是在复合材料领域的巨大进步之一。这些材料通过在拉伸状态下加热
人工纤维获得,在这些条件下,人造纤维分解,但纤维丝内碳链保持在原始状态。材料的强 度取决于碳化炉的温度,3000℃将产生极高强度的材料。 Kevlar 是 ARAMZD 纤维,ARAMZD 的原材料是芬芳聚酰胺,为一种尼龙材料。石墨 纤维又称作碳纤维,原材料为纯碳。
2)蜂窝结构 粘接的蜂窝结构在直升机制造中是相当常见的。它的使用取决于应用区域。本质上,它是一种分层结构,蜂窝粘在两个面之间。不同的地方使用不同的蜂窝材料,主要用在成型的机身面板、隔框、地板等。
蜂窝材料主要有:
(1)玻璃纤维
(2)不锈钢
(3)铝合金
(4)钛合金·Kevlar
(5)石墨
3)玻璃纤维 最常见的复合材料是树脂预浸玻璃纤维。这种材料是由非常细玻璃纤维和树脂胶粘在一起组成的。用于蒙皮面板时,纤维丝织成布,再浸树脂胶。使用模型来确保得到正确的形状。 玻璃纤维具有高强度/重量比,而且可以允许无线电、雷达信号穿过,不会对这些系统造成 干扰。
4)人造纤维 直升机复合材料结构的人造纤维包括:
(1)硼——很昂贵。硼纤维有着非常好的拉伸强度和低密度但很脆。偶尔也用在对其 它材料进行加强;
(2)石墨——碳的一种。石墨是较便宜的一种复合材料。它很容易在其它纤维材料一 起使用。它的缺点是“易脆性”,而且石墨不能直接粘贴在金属上,碳可以与金属形成电化学 腐蚀;
(3)玻璃纤维——制造旋翼大梁的最常用材料。它是最便宜的纤维产品,而且不容易 失效;
(4)KEVLAR——按重量比,KEVLAR 比钢强 5 倍,比玻璃纤维轻 40%。这种材料有 着较高的拉伸强度,而且不容易失效。常用的是 KEVLAR49;
(5)NOMEX——另外一种 ARAMZD 纤维。通常用于蜂窝结构,它的强度是玻璃纤维 或铝合金的两倍。NOMEX 蜂窝芯粘在两层 KEVLAR 板之间,这种结构的刚度是实体钢板 的 9 倍。