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22 中国航空制造技术研究院
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2021年 第64卷 11期
刊出日期：2021-06-01
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本期电子刊
走进科研
 
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2021 Vol. 64 (11): 0-0 [摘要] ( 44 ) HTMLNew PDF (1514 KB)  ( 21 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2021 Vol. 64 (11): 1-107 [摘要] ( 67 ) HTMLNew PDF (188148 KB)  ( 746 )
       本期目录
6 本期目录
2021 Vol. 64 (11): 6-8 [摘要] ( 49 ) HTMLNew PDF (858 KB)  ( 31 )
       专稿
14 低温复合材料贮箱关键技术研究应用进展
武湛君，陈铎，李世超，崔运广，李娟子，袁玉环，王宏宇，刘新
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.014
利用聚合物基复合材料替代金属材料制造运载火箭低温推进剂贮箱可以显著提高运载火箭的运载能力，并降低发射成本。应用于贮箱的聚合物基复合材料除了满足超低温力学性能要求外，还需满足抗低温介质渗漏和液氧相容性的要求。针对聚合物基复合材料应用于低温贮箱存在的科学问题，对耐低温聚合物和先进复合材料成型工艺等关键技术在低温复合材料贮箱制造中研究应用等方面展开综述，并对复合材料贮箱未来研究方向和发展前景进行展望。
2021 Vol. 64 (11): 14-23 [摘要] ( 221 ) HTMLNew PDF (59071 KB)  ( 139 )
       封面文章
24 复合材料在大飞机主承力结构上的应用与发展趋势
马志阳，高丽敏，徐吉峰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.024
大飞机的主承力结构件采用复合材料制造已成趋势，介绍了波音公司、空客公司和中国商飞等民机主制造商在飞机主承力结构上应用复合材料的情况。目前，复合材料主承力结构件具有大型化和整体化的特点，已从预浸料手工铺贴和自动铺带转向纤维自动铺放技术。以复合材料液体成型技术为代表的非热压罐工艺以低设备投入、低能耗、低制造成本、易于复杂型面成型和整体化成型的优势逐渐得到了重视。
2021 Vol. 64 (11): 24-30 [摘要] ( 261 ) HTMLNew PDF (3304 KB)  ( 987 )
       论坛
34 纤维缠绕 Kagome 网格卫星承力筒承载性能分析及结构优化研究
孙守政，孙天峰，陈维强，范东兴，韩振宇，富宏亚
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.034
承力筒是卫星的主要承力部件，对整体结构承载性能具有重要作用。纤维缠绕 Kagome 网格式承力筒有质轻高强的特征，是卫星承力筒常用的结构。但网格结构设计中，结构参数之间相互耦合，对网格承载性能的影响尚不清晰。本文针对纤维缠绕 Kagome 网格卫星承力筒，开展结构优化研究。首先采用有限元建模方法，对卫星特定工况下的承载性能进行分析，提出螺旋筋及环筋相对独立的设计思想，结合参数化建模策略，获得各个结构参数对承载性能的作用规律；其次采用多目标遗传算法，以承载性能及质量为主要优化目标，对承力筒结构参数进行优化，并分析了最优结构的强度和屈曲性能。结果表明，最优结构质量降低了 21.2%，力学性能满足卫星特定工况条件；最后采用自主研制的桌面式缠绕机对网格承力筒进行了缠绕成型。
2021 Vol. 64 (11): 34-40/49 [摘要] ( 121 ) HTMLNew PDF (8700 KB)  ( 59 )
41 连续纤维增强热塑性树脂基复合材料自动铺放技术研究进展
王凯，刘寒松，肇研
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.041
连续纤维增强热塑性树脂基复合材料具有力学性能优异、使用温度区间广、可二次加工等独特性能优势，在航空等领域取得了长足发展。为进一步提高该类材料的生产加工效率，以自动铺放技术为代表的自动化加工技术成为当前研究的热点。本文在介绍了自动铺放技术的相关概念和连续纤维增强热塑性树脂基复合材料相关材料体系的基础上，总结了自动铺放技术国内外研究和应用现状，并重点阐述了当前自动铺放技术的相关研究热点和研究进展。
2021 Vol. 64 (11): 41-49 [摘要] ( 151 ) HTMLNew PDF (4768 KB)  ( 857 )
50 模压成型 CF/PEKK 与自动铺丝 CF/PEEK 热塑性复合材料对比研究
刘亚男，刘晨晓，朱明浩，李来鑫，冯荣欣
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.050
　以 CF/PEEK 和 CF/PEKK 热塑性复合材料为研究对象，对其适用的低成本模压成型、自动铺丝结合模压两步法原位成型工艺进行初步探索，并对两种热塑性复合材料体系的基本特性、成型质量与性能进行对比分析。首先采用幅宽 305mm 的 CF/PEKK 体系开展模压成型工艺研究，发现冷却速率对短梁强度影响不大，而成型压力对短梁强度有一定影响，在成型压力 2.0MPa、成型温度 370℃、冷却速率 –15℃/min 工艺条件下其短梁强度达到（135.65±4.72）MPa，纤维含量达到 61.8%，成型质量良好。同时对于 6.35mm 宽 CF/PEEK 窄带，初步探索其自动铺丝结合模压两步法原位成型工艺，发现与模压成型 CF/PEKK 同等工艺条件下，所得 CF/PEEK 层合板成型质量良好，破坏模式与 CF/PEKK 体系相近，但是短梁强度较低，微观破坏行为有一定差异。研究结果可为热塑性复合材料应用于航空主承力结构的材料和工艺选择提供基础数据和技术参考。
2021 Vol. 64 (11): 50-57/68 [摘要] ( 121 ) HTMLNew PDF (30660 KB)  ( 500 )
58 大厚度复合材料分层自阻电热固化工艺设计研究
张波，鲁泳，刘舒霆，刘强强，郝小忠
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.058
针对大厚度复合材料固化过程中的热冲击和热壳核效应，提出分层自阻电热固化工艺设计方法，用以缓解固化热冲击、降低厚向温差和缩短固化周期。建立多物理场耦合的分层自阻电热固化有限元模型，预测在特定分层工艺参数下固化度和厚向温度分布。在有限元模型基础上，建立径向基网络代理模型，并通过遗传算法对固化过程中热冲击峰值温度、厚向最大温差、固化周期进行多目标优化，最终获得优化的多层独立温控工艺参数。基于多通道自阻电热平台进行了分层自阻电热固化试验。试验结果表明，采用优化的分层新工艺的固化热冲击峰值温度降低到玻璃化转变温度以下的 132.8℃。相比烘箱固化过冲温度减小 19.7℃，降低了 60.6%；相比整体自阻电热固化和推荐工艺的分层自阻电热固化分别减小 54.0% 和 34.7%。固化周期减少约 33min，缩短 19.6%。优化设计的分层自阻电热工艺可有效降低固化反应热冲击，提高大厚度复合材料厚度方向温度均匀性。
2021 Vol. 64 (11): 58-68 [摘要] ( 78 ) HTMLNew PDF (11781 KB)  ( 71 )
69 大厚度缝合复合材料的层间拉伸性能
杨宏宇，吴宁，韩美月，朱超，陈利
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.069
为了探究缝合工艺参数对大厚度缝合复合材料层间性能的影响，采用改进的锁式缝合技术结合真空辅助树脂灌注成型工艺（VARI）制备了缝合复合材料试样。使用万能材料试验机测试了缝合间距和预制分层位置对其层间拉伸性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）表征了试样失效后的断面形貌。结果表明，缝合间距为 5mm×5mm，预制分层位置在 17.5mm 厚度处时，试样的层间拉伸性能最佳。缝合复合材料的层间断裂模式主要表现为缝合线从基体抽出后断裂、缝合线在基体内直接断裂和缝合线层间直接断裂。
2021 Vol. 64 (11): 69-75/85 [摘要] ( 80 ) HTMLNew PDF (18495 KB)  ( 58 )
76 飞机复合材料构件固化度在线监测方法
沈艳，鲁泳，刘舒霆，郝小忠
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.076
固化度对 CFRP 构件最终成型质量起决定性作用，固化度在线监测对于指导航空级复合材料构件的固化工艺控制具有重要意义。针对飞机复合材料构件高质量、高效率固化的实际需求，提出了基于热耗散特征重构的能量 – 固化度监测方法，实现了准确、无损的 CFRP 构件固化度在线监测。根据输入能量与整体热能变化差值的时域分布特征，实时重构整体热耗散，实现了固化度直接在线监测。通过有限元仿真与真实试验，验证了方法的有效性，结果表明，本方法在数值仿真模型中的固化度计算误差为 2.3%，在实际固化试验中的监测误差为 5.0%。
2021 Vol. 64 (11): 76-85 [摘要] ( 113 ) HTMLNew PDF (3832 KB)  ( 206 )
       走进科研
86 服务国家战略需求引领纤维学科发展 ——走进纤维材料改性国家重点实验室（东华大学）
国家重点实验室是国家组织开展基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科技人才、开展高水平学术交流、具备先进科研装备的重要科技创新基地，是国家创新体系的重要组成部分。纤维材料改性国家重点实验室依托于东华大学，源于我国第一个化学纤维专业，于 1992 年由原国家计委批准筹建，1996 年通过国家验收，2003 年起连续 4 次通过国家评估，其中 2018 年被评为材料领域“优秀类国家重点实验室”，是我国纤维和纺织材料领域第一个国家重点实验室。实验室依托东华大学材料科学与工程学科，为我国发展成为化学纤维生产大国，并向纤维强国迈进做出重要贡献。
2021 Vol. 64 (11): 86-87 [摘要] ( 71 ) HTMLNew PDF (661 KB)  ( 30 )
       专题
88 钛合金 /CFRP 叠层结构低频振动制孔工艺研究
张辉，李梅平，李海伟，杜杰，郭飞燕
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.088
针对钛合金 /CFRP 叠层材料在传统加工中的制孔缺陷和刀具寿命低的问题，进行了低频振动制孔参数优化试验研究，提高了制孔质量和刀具寿命。低频振动制孔的参数优化试验分两步进行，首先开展不同的切削参数组合的全面试验，进行参数的大范围寻优，确定一组优化参数，然后在试验确定的最优参数值附近的范围内进行再次寻优。在最优参数工况条件下，将低频振动制孔与传统非振动制孔进行对比，验证优化参数的有效性。结果表明，对比低频振动制孔与传统非振动制孔刀具的磨损程度，前者对刀具使用寿命有提升作用。在最优参数工况条件下，低频振动制孔可以减小切屑尺寸、提高制孔质量、延长刀具寿命。
2021 Vol. 64 (11): 88-95 [摘要] ( 118 ) HTMLNew PDF (8130 KB)  ( 84 )
96 颗粒增强钛基复材轴向超声振动辅助磨削试验研究
吴帮福，丁文锋，曹洋
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.11.096
针对颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）磨削加工过程中磨削温度高、表面质量差、加工效率低及砂轮使用寿命短等问题，在传统磨削加工的基础上引入了超声复合加工技术。开展了普通磨削和超声磨削 PTMCs 材料对比试验，研究了磨削工艺参数对磨削力、表面粗糙度以及显微硬度的影响规律，并深入地分析了超声振动的影响机制。结果表明，超声振动可显著地降低磨削力，法向磨削力降低了 11.7%~20.1%，切向磨削力降低了 9%~19%。随着材料去除率的增大，加工表面质量逐渐变差，但超声磨削表面粗糙度小于普通磨削，主要是与超声振动改变了砂轮的自锐性能和磨粒运动轨迹有关。此外，由于超声振动降低了磨削力和磨削温度，因此使得超声磨削在一定程度上可抑制磨削烧伤，降低加工表面显微硬度，改善加工表面裂纹缺陷。
2021 Vol. 64 (11): 96-102 [摘要] ( 74 ) HTMLNew PDF (8091 KB)  ( 49 )
  编辑部公告
22 《航空制造技术》被EI数据库收录★
22 《航空制造技术》入选中国科技核心期刊
22 《航空制造技术》入选WJCI科技期刊世界影响力指数报告（2024）来源期刊
22 《航空制造技术》入选中国科技期刊卓越行动计划二期（2024—2028年）
22 《航空制造技术》位居航空航天学科科技核心期刊第3名
22 《航空制造技术》入编中国科协《航空航天领域高质量科技期刊分级目录（2023版）》
22 《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
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