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蜂窝夹层结构介绍
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       蜂窝夹层结构是指在两个薄蒙皮之间,夹上轻质芯材的一种层合复合材料。在机能方面,与在钢轨上可见的工字型断面梁相似。即工字型断面材料的两凸缘与蒙皮对应。承担弯曲应力。工字型断面材料的腹板与芯材对应。专门承担横向剪切,每一个的作用都分得很清楚。蜂窝夹层结构是指在两个薄蒙皮之间,夹上轻质芯材的一种层合复合材料 。在机能方面,与在钢轨上可见的工字型断面梁相似。即工字型断面材料的两凸缘与蒙皮对应。承担弯典应力。工字型断面材料的腹板与芯材对应。专门承担横向剪切,每一个的作用都分得很清楚。产生蜂窝夹层结构的构思是在1920年。实际上用于航空机的辅助翼结构上是1939年。以后。由于开发了金属、非佥属用粘接剂、焊接技术的进步以及FRP等轻质材料的出现,使蜂窝夹层结构性能急速地得到了提高。除作为航空机的主翼、机身操纵面等一次性结构材料使用外,广泛用于直升飞机的旋转翼、滑翔机车辆、渔船、大型贮罐上等。蜂窝夹层结构具有极大的弯曲刚性。这是蜂窝夹层结构的第一个优点。此外还有优点,即:因为成为两重结构,所以气密性和隔热性优异;因为是粘接结构,所以表面可以做得很平滑;结构衰减大,由冲击而引起的破坏停留在局部,龟裂难以扩展等。夹层结构面板可以是铝板或者碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维复合材料板。常用的蜂窝芯材料为铝稍、芳纶纸、玻璃布和牛皮纸等 。夹层结构的突出特点是:弯曲刚度大,充分利用材料的强度,重量轻。蜂窝夹层结构可以一次成型即上下面板的成型固化和面板与蜂窝芯的胶接固化是同时完成的;也可以二次成型即上下面板的成型固化与面板芯材的胶接固化先后分两次固化;也可以三次成型,则是上面板同化、下面板固化和面板芯材胶接固化,先后分于次进行。铝板作面板时需要在胶接之前进行表面处理,以提高胶接强度。夹层结构应用比较广泛,如翼面、舵面、舱面、壁、地板、雷达爪等甲还可以川作火车、地铁、汽车上的各种隔板,用玻璃纤维复合材料或芳纶复合材料为蒙皮以铝蜂窝芯、芳纶纸蜂窝芯制造的赛艇、游船性能优异,另外在滑水板、冲浪板、滑雪板等体育用品方面也得到应用。厚型的粗蜂窝夹层结构可用作建筑墙板,隔音、隔热效果好 。

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芳纶纸蜂窝芯材料浅析
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      在航空航天领域,为获得最好的结构性能和经济效益,飞行器在结构设计中不断追求高减重、低成本和长寿命,而芳纶纸蜂窝材料因其轻质高强、耐火、高韧性等突出性能被广泛采用,成为重要的轻量化复合材料之一。芳纶纸蜂窝材料是一种以芳纶纸为原料,仿造蜂巢结构制成的具有特殊结构的复合材料,具有质轻、强度大、刚度高等特性以及缓冲、隔热、隔音和绝缘等功能,被广泛应用于航天航空、轨道交通等高科技领域。

  什么是蜂窝材料?

  蜂窝材料是一种低密度蜂窝状材料,用作夹层结构的芯材,其性能取决于材料、孔格形状和尺寸等。科学家通过对蜂房的研究发现相邻的房孔共用一堵墙和一个孔底,可以节省材料;正六边形的房孔能够给予蜜蜂合适的空间。航天器设计师将蜂窝结构应用到了飞机制造上,先将金属制成蜂窝,然后在用两块金属板把它加起来就成了蜂窝夹层结构,这种结构具有高强度、质量轻、耐冲击、较好的隔音和隔热性能等优点。蜂窝夹层结构复合材料已经大量应用于飞机制造,如机翼、机身尾翼、雷达罩及地板、内饰等。

  高端装备制造材料向轻量化发展,芳纶纸蜂窝材料代替金属窝芯

  芳纶纸蜂窝以对位芳纶纸或间位芳纶纸为原料,模仿蜂巢结构,经过涂胶、切割叠板、拉伸定性、浸胶和固化等步骤制得。芳纶纸蜂窝材料具有结构稳定、轻质、比强度高、剪切强度强、高韧性、耐高温等特性。

  飞机的结构设计不断追求减重,轻质的复合材料成为新一代飞机结构材料的发展方向,目前已将复合材料的用量作为评价飞机制造先进程度的重要指标。早期的蜂窝夹层结构材料大多数使用金属窝芯,随着制造技术的改进以及高端装备结构材料的轻量化发展,芳纶纸蜂窝材料具有轻质高强的特性,且比金属蜂窝更耐腐蚀,替代了金属窝芯在航空航天的应用。飞机、导弹、火箭、航天器的机体、机翼、舱壁、舱门、舷梯、仪器板、地板、隔热板、整流罩以及高速列车的内壁、天花板、行李箱均可采用芳纶纸蜂窝材料。

  目前来说,我国复合材料的应用距离发达国家还有较大差距,总体上处于第二代水平,国外大约在第三代水平,2017C919大型客机约采用了30%的复合材料,而国外先进机型复合材料应用比例为50%,我国复合材料的发展还有很长一段路要走,而作为重要复合材料之一的芳纶纸蜂窝,还有较大的提升空间。

  芳纶纸的国产化不断推进,将推动芳纶纸蜂窝材料发展

  芳纶纸蜂窝材料的原材料以美国杜邦公司生产的Nomex间位芳纶纸和Kevlar对位芳纶纸为主,在全球范围内市场占有率较高。而国产芳纶纸生产技术不断取得突破,目前国内已经能够生产与杜邦公司产品的功能、外观相近的芳纶纸,成为我国芳纶蜂窝纸复合材料发展的有利保障之一。在芳纶纸蜂窝制造领域,目前已经出现了一批芳纶纸芯材料的制造企业。

  芳纶纸蜂窝材料是高端装备轻量化的重要复合材料之一,在航空航天、交通轨道领域具有重要的战略意义。得益于产业的不断发展,我国的芳纶纸蜂窝材料也正在努力缩小与发达国家的差距。


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