飞机维修工程吕晓静58课件

第二章航空材料飞机维修工程学院吕晓静抗腐蚀、抗疲劳、密度小重量轻、比强度比刚度高、可设计、整体成型。目前，C919飞机的后机身后段、平尾、垂尾、升降舵、方向舵、襟翼、副翼、小翼、扰流板等部位均使用了碳纤维复合材料。2.4复合材料和非金属材料2.4.1复合材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本复合材料是由两种或两种以上组分、具有明显界面和特殊性能的人工合成多相固体新型材料。碳纤维/树脂叠层复合材料碳纤维织布波音787机体结构材料复合材料一般由基体材料(Matrix)及增强体复合而成。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本

组分材料中，有一种材料起粘接作用，称为基体材料，一般都为匀质材料。有一种材料起增强(韧)作用，称为增强(韧)材料，一般都是强度、刚度高的材料，形状为尺寸细小的纤维或片状、颗粒状等；基体材料和增强纤维之间要有相容性，即两者有相匹配的膨胀系数，两者之间不起化学反应。基材：

金属、

树脂、陶瓷、碳基增强材料：颗粒、短纤维、长纤维、薄片、织布2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料组成复合材料的组元有增强(韧)体、基体和界面层界面层：由于基体和增强纤维表面之间的物理、化学作用形成的结合层。它作用是在基体和增强纤维之间提供适当的结合力，使增强纤维承受载荷引起的应力，对基体起到增强、增韧的作用。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料按照复合材料所选用的基体材料不同，可将复合材料分为金属基和非金属基两大类。

按照复合材料所选用的增强（韧）材料不同，可将复合材料分为：按使用性能分结构复合材料和功能复合材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料树脂基复合材料

民航应用较多为：树脂为基体，以玻璃纤维、碳纤维（包括石墨纤维）、芳纶（Kevlar）等为增强体的复合材料。PMC（1）树脂基玻璃纤维复合材料

玻璃钢－飞机上应用的第一代复合材料

玻璃纤维的特点：

①抗拉强度高；②化学稳定性高；③耐热性低；④脆性较大，表面光滑需表面处理提高结合力。玻璃纤维制作过程:2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料PMC（1）树脂基玻璃纤维复合材料

玻璃钢－飞机上应用的第一代复合材料

比强度较高；对电和热的绝缘性好，热膨胀系数比钢和铝都小；对雷达波和无线电波有很高的透波性；冲击韧性较高，抗疲劳性能好。比刚度较低；耐湿热性差；材料性能分散性大。优点缺点树脂基复合材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料（2）先进树脂基复合材料APMC第二代，以碳纤维、硼纤维、芳纶纤维等纤维增强的复合材料1）比强度、比刚度高；2）具有良好的耐疲劳性能；3）减震性能好；4）具有多种功能性；5）可设计性强；6）热膨胀系数小；7）便于大面积整体成型。优点1）耐湿热性能差；2）冲击韧性较低；3）材料分散性大，价格过高。缺点树脂基复合材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料（2）先进树脂基复合材料APMC碳纤维和石墨纤维增强复合材料

碳纤维和石墨纤维制作过程:纤维的性能特点：1）比重小，弹性模量高；2）高温、低温的机械性能好；3）具有高的化学腐蚀稳定性、导电性和低的摩擦系数等优点。缺点：脆性大，表面光滑，结合力比玻璃纤维还差。2.4复合材料和非金属材料树脂基复合材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料酚醛树脂＋碳纤维

耐烧蚀性好，用作超音速飞机的机身、机翼环氧树脂＋石墨纤维

机械性能好，用作发动机叶片及其它受力件应用2.4复合材料和非金属材料（2）先进树脂基复合材料APMC碳纤维和石墨纤维增强复合材料

树脂基复合材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料（2）先进树脂基复合材料APMC硼纤维增强复合材料

应用：环氧树脂＋硼纤维

飞机机翼、襟翼、航空发动机叶片特点：比强度大，耐高温，但高温与大多数金属反应变脆。晶须：即纤维状晶体。分陶瓷晶须（主要增强材料）和金属晶须。它是纤维中强度最高的一种新型材料，加入到前几种复合材料中，强度成倍增加。用途：价格昂贵，目前主要用于空间技术、尖端技术上，如宇宙飞行器壳体、直升机旋翼。晶须增强复合材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料基体：金属基－铝、钛金属基和钛铝、镍铝金属增强纤维：碳纤维、硼纤维、

碳化硅纤维、石墨纤维等基体：陶瓷基和碳基增强纤维：碳纤维、硼纤维、

碳化硅纤维、石墨纤维等优点陶瓷基和碳基复合材料先进金属基复合材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.1复合材料三层以上材料或结构组成的复合结构,可达到轻质高强度。结构面板：薄的，高强度、高弹性模量，选用玻璃钢板、胶合板。芯材：轻质芯子，维持上下面板距离，提高强度、刚度，减轻结构重量。特点：比强度高、表面光滑，结构稳定性好、承载能力强、耐疲劳、抗振动、隔音、隔热等。用途：飞机机翼、方向舵、垂直安定面、升降舵、副翼、直升机旋翼等。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.2塑性材料有机玻璃（风挡）塑料王（喷气发动机的滑油管路、燃油箱的密封垫圈）聚氯乙烯（电线、电缆的保护套、封存航空零件和设备用以防腐）酚醛塑料（刹车块）塑性材料在飞机上的应用2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本基本组成部分，含量不是最多，但起决定作用.热塑性树脂：硬化后可反复加热提高塑性

如：聚氯乙烯热固性树脂：硬化后无法再加热提高塑性

如：酚醛、环氧树脂按来源分天然树脂：自然界里植物和动物分泌出来的有机物质，如松香合成树脂：用人工制造出的具有天然树脂性质的高分子物质树脂（粘合剂或粘料）按特性分树脂、填充剂、增塑剂、抗氧化剂、着色剂、润滑剂、硬化剂等2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本

含量占50－70%，降低塑料的成本。主要提高塑料的机械强度。另外，提高耐热性、绝缘性、减摩性等。

填料：木粉、纸、布、亚麻、石棉、石墨、玻璃纤维等。填充剂（填料）2.4.2塑性材料增塑剂

含量占5－20%。主要增加材料的可塑性、柔软性、弹性、抗震性、耐寒性及延伸率等。增塑剂：樟脑、邻苯二甲酸二丁酯等。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.2塑性材料优点：（1）比重小，质量轻（泡沫塑料）（2）良好耐腐蚀性能（3）优良绝缘性能（4）突出减摩、耐磨性（5）优良消音吸震性缺点：（1）机械强度低（2）刚性差（3）耐热性差，（4）易燃、易老化2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.2塑性材料热塑性塑料热塑性树脂为基础，可多次重塑的性能，如：有机玻璃、聚氯乙烯塑料、尼龙等；热固性塑料热固性树脂为基础，固化成型后不可再塑的性能，如：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本有机玻璃

PMMA成分：聚甲基丙烯酸甲酯（树脂）＋邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂）优点：透光性↑，常温下强度↑，脆性↓，耐腐蚀、绝缘良好，易成型。缺点：（1）硬度↓，易划伤；（2）导热性↓，热膨胀系数↑；（3）受温度、日光、溶剂影响大，性质会改变。2.4.2塑性材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本有机玻璃

PMMA受温度、日光、溶剂影响大，性质会改变。d.在丙酮、乙酸乙酯等溶剂中会溶解，出现发雾（龟裂）现象。c.日光作用会氧化2.4.2塑性材料2.4复合材料和非金属材料

a.温度变化，机械性能变差

b.温度急剧变化，产生银纹温度↑，强、硬度↓，塑性↑，易变形；温度↓，脆性↑，易裂纹。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本有机玻璃

PMMA注意事项：温度高（夏季），不易受力过大，防止变形；温度低，不易震动，防止裂纹。安装要留足够空隙。避免与硬物接触，以免划伤。避免有害溶剂接触，以免发雾2.4.2塑性材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.2塑性材料

新闻背景2018年5月14日，四川航空公司空客A319，执行重庆至拉萨的3U8633航班任务，该机起飞正常爬升至9800米巡航高度，驾驶舱右座前风挡玻璃突然破裂并脱落，造成飞机客舱失压，事件造成驾驶舱部分设备受损，副驾驶和一名乘务员受轻伤。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.2塑性材料

生死关头，机组临危不乱、果断应对、正确处置，确保了机上全部人员的生命安全，充分体现民航精神。川航3U8633航班机组被授予“中国民航英雄机组”称号，刘传健同志被授予“中国民航英雄机长”称号。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本有机玻璃

PMMA2.4.2塑性材料

调查报告显示，本次事件的最大可能原因是:右风挡封严(气象封严或封严硅胶)可能破损，风挡内部存在空腔，外部水汽渗入并存留于风挡底部边缘。电源导线被长期浸泡后绝缘性降低，在风挡左下部拐角处出现潮湿环境下的持续电弧放电。电弧产生的局部高温导致双层结构玻璃破裂。风挡不能承受驾驶舱内外压差从机身爆裂脱落。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本酚醛塑料（电木、胶木）

成分：酚醛树脂＋填料＋固化剂优点：强度↑，绝缘性、耐蚀性↑，耐高温。2.4.2塑性材料采用不同填料，有不同性能和用途：a、木粉、云母粉、石英粉等

易压模成型

如：旋钮、按钮、插销、插座及手柄、仪表外壳等。b、布、玻璃布、纸等纤维

抗弯、抗拉、冲击强度等机械性能↑,吸震性↑

如:齿轮、滑轮、驾驶盘、配电盘、接头座板等。c、石棉

耐热性、耐磨性和很大摩擦系数

如：刹车系统零件。2.4复合材料和非金属材料维护工作中，防止液压油、滑油等落在刹车块上，以免摩擦系数减小，降低刹车效果。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.2塑性材料环氧树脂塑料成分：环氧树脂＋玻璃纤维（填料）→玻璃钢优点：强度大、绝缘性和化学稳定性好，吸湿性低，成型收缩率小。用途：雷达天线整流罩、翼尖等结构件及绝缘零件等。2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.3橡胶材料硫化橡胶（橡皮）：生橡胶＋硫化剂＋填充剂＋防老剂优点：①不溶解、熔融；②机械性能↑；③耐热、耐寒性和抗蚀性↑。硫化剂：主要成分硫填充剂：碳黑和氧化锌等，提高强度、耐磨性，降低成本防老剂：石蜡和酚等，使老化滞缓，延长寿命没经硫化的称为生橡胶（呈棕色）。硫化后称为硫化橡胶，也称橡皮。2.4复合材料和非金属材料天然橡胶、合成橡胶两种。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本优点：常温弹性好，良好绝缘、耐磨性、密封性、减震性、隔音性。缺点：易老化；温度升高或降低，弹性↓，强度↓；天然橡胶耐油性差。老化现象：表现为变硬、脆或变软、粘，弹性↓↓。

天然橡胶和合成橡胶都是高分子化合物，其分子主要组成元素为碳、氢。2.4.3橡胶材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本（一）天然橡胶优点：较高的抗拉强度和弹性，不透气、绝缘，能耐水、弱酸和碱。经硫化处理后，物理性能和机械性能都得到增强。在航空中用作气动和液压系统的密封、减震零件和垫圈、垫片等2.4.3橡胶材料2.4复合材料和非金属材料缺点：耐热、耐大气老化性差；耐油性和抵抗有机溶剂的性能很差，能溶于汽油、苯和

矿物油中（但能耐受植物基油）；易燃。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本（二）合成橡胶2.4.3橡胶材料2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.3橡胶材料（一）航空轮胎功用：降落、滑跑时吸收冲击和振动；刹车和停放时承载。

航空轮胎、橡胶软管、密封橡胶型材、橡胶密封件和橡胶液等2.4复合材料和非金属材料点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2.4.3橡胶材料轮胎的维护A．防油：洗涤时可用肥皂水，但严禁用汽油、煤油或其它橡胶溶剂；防止燃油、滑油落在轮胎上，以免溶胀。B．

防晒：夏天应将轮胎用布罩套上，以免加速老化。C．

正确贮存，不允许折叠或叠压D．防过期：使用、存放应在规定的期限内，以免老化E.轮胎充气压力要符合要求，过小容易产生鼓包、爆胎现象过大会使轮胎负荷加重，减少轮胎使用寿命。2.4复合