飞机蒙皮

蒙皮是飞机外部的主要结构材料,覆盖在骨架和框架上,形成飞机的外形并承受气动载荷。

CH-6
蒙皮主要功能包括:
  1. 气动外形:提供光滑表面,减少阻力,提升飞行效率。

  2. 结构强度:与骨架共同承受飞行中的气动压力、惯性力等载荷。

  3. 保护内部:防止外界环境对内部结构和设备的损害。

 

飞机蒙皮材料分类:

  • 金属材料

铝合金:最常用,具有高强度和耐腐蚀性。

钛合金:用于高温和高应力部位,如发动机和机身。

镁合金:轻质,但耐腐蚀性较差,使用较少。

不锈钢:用于高强度和耐腐蚀要求的部位。

铝合金
钛合金
  • 复合材料

碳纤维增强复合材料(CFRP):高强度、轻质,广泛用于现代飞机。

碳纤维

玻璃纤维增强复合材料(GFRP):用于次承力结构。

玻璃纤维

芳纶纤维增强复合材料(AFRP):抗冲击性好,用于防护部位。

芳纶纤维
  • 陶瓷材料

陶瓷基复合材料(CMC):耐高温,用于发动机高温部件。

  • 其他材料

塑料:用于非承力结构,如内饰和整流罩。

橡胶:用于密封和减震部位。

 
复合材料蒙皮成型工艺
模压成型
模压成型是传统的材料加工成型方法,复合材料的模压成型与金属材料模压相似,都是采用阳模和阴模对原材料进行加热加压成型。压工艺流程为:按照具体工艺要求,将粉粒状物料、纤维树脂或预浸料等铺放在模具型腔中,通过液压设备对其施加一定的压力和温度,在升温过程中树脂变成可流动的状态,对纤维充分浸润,并充满整个模腔,最终在温度和压力的作用下,一段时间后固化成型,得到相应的产品。
裁剪
铺层
脱模
优点:
  1. 原料损耗少,不会造成过多的损失;
  2. 产品尺寸精度高,内应力很低,且翘曲变形也很小;
  3. 产品表面光洁,无需进行二次修饰;
  4. 模腔的磨损很小,维护费用较低;
  5. 成型产品为较大型平板状制品;
  6. 生产效率高,便于实现专业化和自动化生产。
缺点:
  1. 模具制造复杂,成本投入较大;
  2. 受机型限制,批量生产中小型产品居多;
  3. 对高尺寸精度要求的制品,该工艺有所短缺;
  4. 成型后产品的飞边较厚,去除飞边的工作量大;
  5. 不适合成型存在凹陷、侧面斜度或小孔等的复杂制品。
 
真空袋压成型

主材:同样使用树脂基体与增强材料,但增加了真空袋和辅助材料(如透气毡、脱模布)来辅助成型。

优点:
  1. 提高产品质量:真空环境能有效排除气泡,提高制品密实度和表面质量。

  2. 降低孔隙率:减少树脂中的气泡,增强制品的机械性能。

  3. 适用范围广:适用于中大型、结构复杂的复合材料制品生产。

缺点:
  1. 设备投资较高:需要真空泵、加热系统等设备支持。

  2. 操作复杂:需要精确控制真空度、温度和时间等参数。

  3. 模具设计复杂:对模具的密封性和耐温性有较高要求。

热压罐成型
热压罐成型是利用罐内高温高压空气进行加热加压成型的方法。由于罐内空气温度、压力均匀,保证了成型过程受热受压均匀,有助于提升产品质量一致性。具体的工艺流程为:将预浸料铺贴在模具上,然后将脱模布、透气毡等依次铺放,用密封胶将真空袋密封在模具上,放入热压罐中,连接抽真空管道,进行抽真空预压实,并检查装置是否漏气。确认无误后,关闭热压罐,设定相关工艺程序,开始加热加压固化成型,最终得到相应的产品。热压罐成型具有制品受热均匀、使用范围广泛、模具要求相对简单等特点,适合大面积复杂型面的蒙皮、壁板和机身的成型;热压罐内的温度、压力几乎能满足所有聚合物基复合材料的成型工艺要求;成型工艺稳定可靠。但该方法成型耗时长,能耗高,且固化过程中用到的辅助材料价格昂贵。

优点:

制品性能优异:高温高压下树脂固化完全,制品内部无缺陷,机械性能卓越。

生产效率高:可批量处理多个部件,缩短生产周期。

适应性强:适用于高性能、高精度要求的航空航天等领域。

缺点:

设备昂贵:热压罐设备成本高昂,运行维护费用高。

能耗大:高温高压工作环境能耗显著。

操作难度大:需要专业技术人员进行操作和维护。

 来源:无人机应用探索

 

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作者 ab, 808