在現代戰爭中,戰斗機、轟炸機和無人駕駛作戰飛行器的隱身技術是一個重要因素,當確保了空中的優勢后,往往可以決定戰爭的走向。隱身技術是指一種避免被敵人的雷達和紅外探測器探測到的技術。在被紅外信號探測的情況下,飛機本身的熱量,特別是高溫發動機和后機身,發出的熱輻射量最大。
由于實現紅外特征抑制的航空發動機噴嘴設計是至關重要的,應用S形噴嘴(雙蛇形噴嘴),可以隱藏發動機的高溫部分。此外,應用大長寬比的出口形狀,也可以減少尾氣溫度的紅外特征(圖1)。多層復合材料正在被用來滿足制造發動機噴嘴的功能和結構要求。
圖1:a)UCAVs前視圖與進氣管(綠色)和排氣嘴(橙色)的3D草圖[1] c)應用b)排氣嘴后的紅外特征模擬結果,用于3種不同的幾何形狀[2]
噴嘴的最內層由碳纖維增強碳化硅(C-SiC)復合材料制成,具有良好的熱穩定性和耐侵蝕性。而最外層由碳纖維增強塑料(CFRP)組成,這是一種輕質材料,以保持對軸向推力和內部壓力的結構強度。最后,為了粘合和絕緣,在C-SiC和CFRP材料之間使用了一種陶瓷材料。
采用纏繞成型工藝的非軸對稱形狀
在簡單的軸對稱形狀噴嘴(圓柱形、圓形噴嘴)的情況下,有可能使用纏繞工藝制造飛機部件,該工藝比其他復合材料預成型工藝更便宜。另一方面,基于纏繞成型工藝,將具有急彎的非圓柱形制成實際飛機產品的案例并不多見。因此,為了用傳統的纏繞成型工藝均勻地包裹非軸對稱形狀的外部,必須事先通過制造(CAD/CAM)設計工具創建一個精確的纖維放置和纏繞軌跡。
通過纏繞成型模擬工具分析
在本案例研究中,為了了解發動機排氣管口形狀的可成形性,只對碳纖維進行了干式纏繞,并要求事先確定最佳的纏繞模式和角度設置,以防止纖維在雙蛇形附近滑動。對于非軸對稱形狀,可以通過商業纏繞成型模擬工具來呈現并實現工藝優化(圖2)。
上一篇:新型航天復合材料耐高溫又耐氧化
下一篇:碳減排助推汽車塑料材料市場增長