直升机复合材料结构装配工艺研究
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摘 要：复合材料具有优异的可设计性，而且具有较高的刚度和强度。另外在抗疲劳方面具有很好的性能，在航天航空结构设计当中获得了广泛的应用。复合材料的用量多少已经是当前对航空航天结构设计先进性进行衡量的一项标志，直升机当中会使用到大量的复合材料，某些机种甚至可以达到1/2以上，国外已经设计了由多种复合材料形成的直升机，本文重点对付直升机复合材料结构装配工艺进行分析和研究，以供参考。
关键词：直升机;复合材料;结构装配工艺
1 直升机复合材料结构装配工艺概述
和金属结构进行比较可以发现复合材料在制造和装配的过程中优点非常突出，主要是复合材料在加工的过程中可以通过共胶结、共固化的工艺让后续的装配和加工工艺得到简化，防止其他工艺在操作的过程中出现一定的缺陷，让整体结构的综合性能提高。当前很多直升机通过计算机一体化融合技术进行加工，对结构外形进行了大幅度的优化，让螺接、铆接的工艺减少，避免出现应力集中等问题，让飞机的飞行品质和疲劳寿命大幅度提高。由于工艺、设计、运输等方面的需要复合材料。在设计的过程中保留了很多设计工艺分离面和设计分离面，这些分离面需要在装配的过程中和其他结构之间进行对接，而飞机尾段主要是使用复合材料进行装配。
2 直升机关键装配特征分析及工装设计安排
下面以直升机尾端为例，对直升机复合材料结构装配工艺进行分析。尾段主要可分为整流罩、下垂尾、上垂尾、尾梁、平尾等几个部分。在进行预装的过程中，发现尾梁、上垂尾以及平台和下垂尾之间在装配的过程中，出现带应力关闭或者外型卡盘关不上的问题，无法确保c平台和f接口之间的角度，在装配的过程中出现应力面或者局部应力点。对其原因进行分析，可以发现主要是配合面曲率出现一定的变化。在零件成型的过程中，这个位置的数值没有较强的流动性，所以和其他地方相比，这一处往往较为偏后，为了确保刚度和强度要求，在配合处的碳布去掉，替换为玻璃布，依照现场具体装配的要求进行打磨，确保其装配的协调性。
3 直升机复合材料装配加工工艺及连接工艺
在直升机复合材料进行加工的过程中，主要使用的是铰接，但依然需要螺接和铆接等相关工艺，也需要进行切割、锪窝等工艺加工。
3.1 制孔
直升机复合材料主要组成部分为碳纤维复合材料，碳纤维具有较大的硬度，而且耐磨性较高，所以在刀具选择的过程中需要保证耐磨性和硬度，高速旋转的刀具和纤维之间进行接触之后会释放一定量的热，所以一定要保证刀具材料具有一定的耐热性，首选物质硬质合金钻头。
复合材料结构制孔的过程中，很多部位是层压板结构，厚度往往在1毫米到4毫米左右，在试验的过程中发现出现制孔缺陷。出现的位置主要在出口、入口处，通过对进给量和刀速的控制可以对分层的情况进行有效的抑制。与此同时，还需要注意在钻孔出口面顶上一层硬质塑料，如果刀速过快，可能会导致制孔的周围产生烧灼的情况。对其原因进行分析主要是制孔的过程中转速比较大，会导致温度进一步升高，如果在操作的过程中处于一个封闭的环境当中，无法有效的将热量及时散发出去，可能会导致温度达到机体烧灼点。
3.2 锪窝
整流罩通常条件下使用的是芳纶材料结构，在连接的过程中为了保证外形的美观性，主要通过钛制沉头抽钉，由于芳纶纤维具有较大的韧性，在和树脂之间进行连接的过程中粘接力不高，锪窝困难，在没有特别的锪窝刀具的条件下，在旋转钻头之后放入锪窝表面，可以将纤维迅速切断，并且避免纤维出现劈裂。
3.3 切割
复合材料在进行切割的过程中容易出现分层、毛边以及开裂等缺陷，起割和停割处偶尔会产生这种问题，所以需要使用金刚石砂轮进行切割，在切割的过程中一定要保证均匀用力并且控制进刀。在各种飞机过程当中，机体损伤的故障达到了总故障的30%，所以直升机的总寿命主要是由机体寿命决定的，对机体丧失工作能力的原因进行分析的过程中，可以发现疲劳破坏是非常重要的一种原因，有80%以上的疲劳破坏出现在连接处，对螺接和铆接等工艺进行分析，可以发现通过这两种工艺进行处理，可以让飞机的疲劳寿命大幅度的提高。
3.4 螺接和铆接工艺及相关技术
通过相关试验分析发现，复合材料和金属材料在连接的过程中，连接部位的纤维对结构的破坏形式和结构的受疲劳寿命有着直接影响，复合材料的破坏往往出现在挤压或者拉拖的混合破坏，合理的进行纤维含量的安排可以将所需破坏的方式设计出来，与此同时，合理的选择抽钉、螺栓等紧固件类型，并且注意装配质量加强也可以控制结构的疲劳寿命，为了避免出现电位腐蚀复合材料，在紧固件选择的过程中主要使用钛质金属。
在连接复合材料的过程中，主要使用间隙配合，再配合接头孔附近往往会出现应力集中的情况，导致载荷分配不均匀等问题出现。与此同时，间隙配合很容易导致钉孔和钉杆处之间产生撞击而出现连接层破坏等情况，为了避免这种连接的缺陷，可以使用干涉连接技术。
4 结语
综上所述，在直升机装配的过程中，复合材料因为其零件结构的具体特点和金属材料具有较大的区别，复杂复合材料结构在装配的过程中一定要了解关键装配的特征，只有如此才能合理的完成直升机的工装设计工作。
参考文献：
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