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主题:【原创】盲人摸象之-波音787 -- 大地窝铺

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  • 家园 【原创】盲人摸象之-波音787

    去年夏天带大儿子去波音航空中心/宽体客机总装厂参观,外链出处看到还在生产线上的第一架波音787。这787最与众不同的地方是大量使用先进的复合材料,连机身都用的是复合材料,大约结构重量的一半是复合材料。相比之下,757飞机这个比例大约是7%,777大约是11%。757咱修了不少,感觉没有达到7%的比例。传统飞机用的是铝合金结构机身。这张照片是在航空中心里照的787尾段,可能这是试生产留下的。

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    近一点看这张。“29L” “30L”标记的是桁条的编号:“0”在上方正中央,“29L”是从0开始,机身左侧第29根桁条。注意看复合材料也用铆钉,但铆钉的材料是钛合金或者莫奈合金,这是防腐的需要。复合材料用的铆钉不能用一般的气动捶击式铆枪,只能用挤压式铆枪,因为复合材料最大的缺点是抗冲击能力太差。

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    复合材料的定义是很广泛的,飞机上使用的复合材料主要是指碳(石墨)纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维和树脂做成的。以碳纤维复合材料为例,在同等质量条件下,其强度是铝合金的7倍。使用复合材料的好处主要就从这里来的。既然复合材料又轻又结实,那用复合材料的飞机就更轻,能载更多的客货了。铝合金容易腐蚀,飞机飞的时间长了还有疲劳问题,会出现疲劳裂纹。但复合材料就不然,它不腐蚀,也不疲劳。这带来的好处就多了去了。传统飞机大修时,飞机厕所、厨房、前后货舱下面的地板梁,经常腐蚀得白花花的。用复合材料就不怕腐蚀了。这787,机身都用复合材料制造,强度远高于铝合金机身,因此,787客舱的舷窗可以开的更大,客舱里的气压和湿度也可以升高。金属飞机客舱里的气压相当于海拔2400米的气压,气压再高,就太接近机身结构的安全限了。很多人坐飞机时会觉得机舱里空气太干燥,这可是故意的,太湿润旅客觉得舒服,机身就受不了,要腐蚀了。复合材料部件可以把形状做的很大,很复杂,相对来说还是比较容易的。因为使用复合材料,787减少了1500个钣金件,40000到50000颗铆钉。

    看一下787上的部件都是那里制造的吧,小国旗标的很明白了。中国制造的有机身机翼整流罩,垂直安定面前缘,还有方向舵。最难做的飞机部件之一是飞机的大翼。制造商是日本三菱重工。

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    10年前,曾经去Renton的波音窄体飞机制造厂参观,惊讶的发现737飞机的机身机翼等部件都是在其他国家和地区按照波音的标准做好的,然后运到附近的机场或港口,然后用专列运到波音总装厂。专列上几十架维纳斯737一字排开,很壮观。

    这个youtube是787总装现场

    外链出处

    这个youtube是787机身的制造过程。注意那个身段推进又推出一个大罐子,那个大罐子是热压炉,里面的温度和压强是严格控制的,复合材料部件在热压炉里固化成型。

    外链出处

    个人感觉:787修理的时候,航空公司就开始做恶梦了。飞机维修公司就笑逐颜开了。

    关键词(Tags): #飞机,#复合材料,#波音,#787, 元宝推荐:爱莲,

    本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)
    • 家园 787 首飞再次推迟,而且这次看来麻烦大了

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      外链图片需谨慎,可能会被源头改

      翼身连接处的复合材料件在做静力试验时损坏,考虑的一个解决方案是改用钛合金部件。

      看来复合材料的受力计算比传统金属要难不少。

      [FLASH]http://www.youtube.com/v/xSvKM2bCVU4&hl=en&fs=1&[/FLASH]

    • 家园 复合材料!

      我们比较薄弱的版块!

    • 家园 长见识了

      原来复合材料如此脆弱,碰不得,维修也麻烦,请楼主预测一下以后还会有什么更好的材料趋势?

      • 家园 单说飞机结构用材料

        个人愚见,复合材料是代表,是方向。复材是设计出来的材料,即科研人员用已知性能的材料:纤维和树脂,用不同的排列组合指向,计算出来,然后变计算为现实材料的。让它在某个或某几个希望的方向上力学性能最好,而在其他不那么重要的方向上性能做些妥协。最典型的例子,复材在纤维方向上最结实,纤维或纤维布铺层时改变方向,可以做到平面/曲面上其他方向上也结实。但在纤维布的层间力量还是差,垂直方向很容易分层。但这是可以容忍的缺点。什么材料没弱点呢?铝合金好,但容易腐蚀;钛合金好,但贵还容易裂纹。

        • 家园 完美材料一旦出现,人们就不会知道其他材料了。

          之所以还有这么多材料,就是因为各有所长嘛

        • 家园 一点点看法

          复合材料本身要由几种材料构成才叫复合,一般的构成是以高分子材料做基材,以增强材料加强,增强材有玻纤碳纤等,基材性能好的有环氧树脂,除了楼主提出的收缩率小,主要的性能还有耐高温好,在300度以上。美国航天飞机上有些电子元件,变压器等就是用环氧树脂做加固材料(支架类),不光是比强度高还有耐高温,耐老化性能好,复合材料比较大的缺陷是受热/遇冷以后,基材和加强材之间的膨账率/收缩率不同会导致基材与加强材分离,另一个是基材自身的耐热耐老化耐幅射性不足的话会对复合材料有直接影响。

          复合材料不适合做结构件,而用在高温高幅射的场合也不适合,飞机上用在内部尚可,用在机身机翼上是有风险的。

        • 家园 谢谢回复

          看来材料也要因地制宜和因时制宜,完材是不是不存在的,或者就是没必要的,只要某方面达到要求就可以了。

    • 家园 还有一个问题:遇到闪电击中,可能会出问题

      复合材料导电性很差,能量无法散出去,可能造成局部严重破坏。FAA没有发放适航证,这也是关口之一。

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