復(fù)合材料機(jī)翼外形

圖1.787復(fù)合材料翼盒結(jié)構(gòu)示意圖

圖1. 顯示了787復(fù)合材料翼盒結(jié)構(gòu)的輪廓。它由跨度30m、 翼弦6m的箱體組件組成，其主要結(jié)構(gòu)由CFRP制成。翼盒內(nèi)部用作油箱。

圖2.復(fù)合材料機(jī)翼的比例比較

圖2. 顯示了復(fù)合材料機(jī)翼的比例比較。787機(jī)翼箱比F-2戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼箱和波音777垂直尾翼大得多。787復(fù)合材料機(jī)翼的技術(shù)難點(diǎn)如下：

（a） 比現(xiàn)有的復(fù)合材料部件大得多

（b） 發(fā)動(dòng)機(jī)和起落架造成的大沖壓載荷

（c） 精修外模線，實(shí)現(xiàn)卓越的空氣動(dòng)力學(xué)性能

（d） 由于將機(jī)翼內(nèi)部用作油箱，因此要求燃油無(wú)泄漏

復(fù)合壁板制作工藝

（1） 使用自動(dòng)鋪絲機(jī)（CFP）將預(yù)浸料（環(huán)氧樹(shù)脂或其他用碳或其他纖維增強(qiáng)的樹(shù)脂層壓板）鋪設(shè)在具有翼板幾何形狀的固化臺(tái)上。

（2） 放置好的預(yù)浸料與工作臺(tái)一起進(jìn)入熱壓罐，在指定的壓力和熱量下固化樹(shù)脂（圖4）。

（3） 在熱壓罐中固化后，用零件幾何形狀修剪外圍（圖3.磨料水射流切割—AWJ - abrasive water jet ）。面板在最終檢查后完成。

由于產(chǎn)品規(guī)模龐大，制造過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)是減少傳統(tǒng)的手動(dòng)過(guò)程并使其自動(dòng)化。

圖3.磨料水射流切割（AWJ）

圖4.大型熱壓罐

復(fù)合材料機(jī)翼裝配工藝

圖5. 顯示了787機(jī)翼的組裝過(guò)程。

（a） 首先，確定梁和肋骨以進(jìn)行框架。

（b） 框架完成后，安裝上下蒙皮壁板以完成結(jié)構(gòu)。

裝配過(guò)程中的主要任務(wù)是大量的鉆孔和安裝緊固件。未來(lái)有必要提高生產(chǎn)力。接下來(lái)，在MHI的機(jī)翼箱上完成管道、接線和裝備，然后由波音公司安裝控制面和翼尖，再將機(jī)翼連接到機(jī)身。

此外，由于機(jī)翼用作油箱，因此提供了適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性和絕緣性，以確保防雷保護(hù)，防止點(diǎn)火。

圖5.787翼盒組裝過(guò)程

787復(fù)合材料機(jī)翼目前正在生產(chǎn)中。三菱重工需要提高生產(chǎn)效率，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)。

補(bǔ)充資料

 

熱壓罐呈圓柱形，外徑8米，長(zhǎng)40米，重700噸。對(duì)于生產(chǎn)30米長(zhǎng)的復(fù)合材料機(jī)翼不可缺少。2011年11月安裝了第二臺(tái)，以滿足波音公司每月制造14架787的需求（磨料水射流切割也安裝了第二臺(tái)）。

 

 

原文《Production Technology of Large-Scale Composite Wings for Commercial Aircraft》

楊超凡