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日本嘗試以膠水替代緊固件連接戰斗機復合材料承力結構

  核心提示:日本工程師正致力于用膠水替代緊固件、像蒙皮那樣使用復合材料作為戰斗機的承力結構。

  據美國《航空周刊與空間技術》網站2018年11月20日報道,日本工程師正致力于用膠水替代緊固件、像蒙皮那樣使用復合材料作為戰斗機的承力結構。

  一個全尺寸中機身段正作為日本未來戰斗機項目技術采辦工作的一部分接受強度測試。該試驗件由模塊制成,這些模塊中復合材料蒙皮用膠水粘合在通過黏合劑相互連接的復合材料框和梁上。

  一位與三菱重工(MHI)一同負責此項工作的日本防衛省裝備廳(ATLA)官員稱,雖然評估工作尚未完成,但到目前為止尚未有重大問題發生。測試工作將在2019年3月31日完成。該名官員稱,由于存在技術難度,測試工作可能需要更多時間。

  根據日本工程師的分析,限制復合材料承力結構廣泛應用的一個關鍵因素在于這種材料很容易因鉆孔導致高報廢率。但如果使用膠水代替鉚釘,這一問題幾乎就不存在了,因為屆時鉆孔的需要將會非常少。

  這一中機身試驗樣件是根據ATLA為一種未來概念戰斗機設計并制造的。未來戰斗機是一種將在本世紀30年代進入服役的大型作戰飛機。日本政府正考慮包括聯合進行國際研發在內的替代自主設計的備選方案,但同其他國家一道研發飛機仍可使用日本按預期獨立開發積累的技術知識。

  MHI于2017財年制造了這個中機身。該樣段8.6米(28.2英尺)寬、5.2米長。此前已經試造了一個更小的膠接的復合材料結構用于進行評估。由于先進的黏結技術,現在的中機身段要比使用以往技術制造的機身段更易于制造,結構部件數量更少。

  該名官員在ATLA的技術研討會上表示,試驗樣段已經通過了限制載荷的考驗,這是飛行中可能出現的最大值,但還不是極限載荷,該值要比限制載荷大50%。

  到目前為止,工程師們尚未發現黏合劑和臨近材料連接處有任何破壞跡象。如ATLA此前描述,樣段的各部件分別在熱壓罐中制造完成,然后在壓力下黏結在一起完成裝配。

  除了為復合材料的推廣應用創造了機會,黏結技術帶來的最大直接收益是減重。與緊固件相比,膠水的重量更輕,并且各部件不需要在孔洞周邊進行加強。

  根據ATLA預測,正在進行試驗的結構件要比使用緊固件技術制造的同樣結構輕10%,這意味著人們在輕質材料的應用方面又向前邁進了一步。但該部門拒絕透露使用復合材料減重的具體數值。

  該中機身在機腹仍要使用金屬材料,以吸收來自起落架的復雜載荷,這是復合材料無法完成的任務。同樣位于中機身下部的武器艙也需要由金屬材料制造。

  對這項日本技術,疲勞測試也是需要的,但到目前為止還沒有提供資金給予資助。此類工作應該在更小規模的樣件上完成,從而控制所需冷卻設施的尺寸和費用。

  (來源:國防科技信息網)

2018/11/30 9:46:00

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本文涉及話題: 海外商情

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