新技术让航空复合材料无惧雷击

 空客（北京）工程技术中心与中航工业合作开展多功能复合材料研究

 

新技术让航空复合材料无惧雷击

 

 

签约仪式现场

 

       继与国家纳米科学中心共同开展纳米复合材料研究后，空客（北京）工程技术中心又携手中航工业投入到利用新技术提高复合材料导电性能的探索中。

 

       这项新技术被称为“层间功能化”技术。近日，空客（北京）工程技术中心与中航工业在中航复合材料有限责任公司签署合作协议，通过研发这项技术来提高复合材料的韧性、抗损能力和导电性能，从而减少雷击对飞机造成的损伤。事实上，抗雷击也是纳米复合材料在现阶段主要的应用研究方向。

 

       如今，复合材料在民用飞机上的使用已经成为衡量飞机先进性的标准之一。与金属材料相比，碳纤维复合材料具有可设计性，更高的比强度、比刚度等诸多优势。从上世纪60年代开始，经过几十年的发展，复合材料在客机上的使用比例日益提高，并开始逐渐替代铝合金成为机体的主要结构材料。

 

       如今，民机制造商推出的几款全新机型的复合材料使用比例都达到了50%以上。其中，在空客A350XWB飞机的机体结构中，复合材料的使用比例已达到53%，是目前现役大型民用飞机中使用比例最高的。

 

       但复合材料也有劣势。空客（北京）工程技术中心总经理程龙介绍，复合材料导电性能、抗损能力较差，因此在遇到雷击时存在较大的安全隐患。为此，制造商在生产过程中会在机身表面加一层金属防护网来帮助导电，无形中增加了机身的重量，影响飞机的经济性。“我们希望在现有规章的基础上制订合适的解决方案”。

 

       针对这一问题，中航复材的益小苏教授团队创新性地提出了“层间功能化”概念。该技术可以替代传统飞机复合材料上的抗雷击金属防护网，使复合材料具备良好的导电性能和抗损能力，从而成功避雷和防冰。

 

       在前期科研阶段，空客（北京）工程技术中心将对益小苏教授的“层间功能化”技术进行工程测试。程龙表示，空客（北京）工程技术中心希望明年可以开始对这些材料进行测试。测试将在正常飞行状态下进行，同时也会采用模拟技术。“但这项技术从实验室研发到实际应用还需要漫长的时间，它不仅要符合技术标准、达到取证要求，而且要尽可能降低生产成本，这样才能实现大规模的工业化生产”。

 

       程龙还透露，目前除了纳米材料、3D打印和导电复合材料的科研项目以外，空客（北京）工程技术中心正在实施一个关于“机翼形态转变”的项目。这意味着飞机不需要使用作动器来转变机翼的形态，通过电就可以实现。这一解决方案的收益潜力是巨大的。“作动方式的改变可以节约大量的时间，尤其是在机务维护方面。此外，因为操作系统的减少，飞机可以进一步减重，从而提高运行效率”。