特種高性能玻璃纖維在航空航天中的具體應(yīng)用

（1）主承力結(jié)構(gòu)件。旋翼槳葉作為直升機(jī)的主要振源之一，主要承受高周地應(yīng)力疲勞，為此旋翼槳葉的設(shè)計(jì)既要考慮動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，又要考慮槳葉的疲勞細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

復(fù)合材料旋翼槳葉主要由槳葉大梁、槳葉蒙皮、后緣條、槳葉內(nèi)腔填充泡沫或蜂窩及前緣防蝕包片等組成。對于槳葉大梁，它是槳葉的主承力件，通常采用0°鋪成或纏繞方式組成。由于承受了大部分離心力和彎矩，它是槳葉抗拉剛度、揮舞及擺振剛度的主要貢獻(xiàn)者，并且要求具有高的抗沖擊性能、通常選用高強(qiáng)玻璃粗紗帶。歐洲直升機(jī)公司采用R高強(qiáng)玻璃纖維，美國一般采用S-2玻璃纖維，我國直升機(jī)旋翼系統(tǒng)復(fù)合材料目前采用國產(chǎn)高強(qiáng)（HS4）玻璃纖維。

旋翼槳葉蒙皮是槳葉的升力面和扭轉(zhuǎn)、擺振剛度的主要貢獻(xiàn)者，承受部分離心力和彎矩，通常采用碳纖維與玻璃纖維混合鋪層，主要以±45°鋪層為主，輔以少量的0°/90°鋪層?？蛇x用特種無堿玻璃纖維織物或碳纖維無紡布、織物，也有少量選用Kevlar纖維織物。旋翼槳葉后緣條主要用于提供擺振剛度，為防止后緣失穩(wěn)，通常采用高強(qiáng)玻璃纖維粗紗填充而成。

（2）次承力結(jié)構(gòu)件及內(nèi)飾材料。國外大型客機(jī)的次受力件所采用的主要材料有高強(qiáng)或無堿玻璃纖維環(huán)氧預(yù)浸料、Nomex蜂窩、泡沫夾芯、鋁蜂窩、玻璃纖維酚醛預(yù)浸料、環(huán)氧膠膜、聚氨酯泡沫等。這些復(fù)合材料可用于飛機(jī)的機(jī)翼固定前緣、機(jī)翼固定后緣、襟翼整流罩、副翼、翼身整流罩、翼尖小翼、背鰭、方向舵、尾翼和尾錐等部件上。

我國新一代運(yùn)輸機(jī)機(jī)艙內(nèi)部的地板和天花板等內(nèi)飾，采用2種高均勻性緞紋玻璃纖維織物，與阻燃環(huán)氧、酚醛制成的復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度和比剛度的特點(diǎn)，阻燃和低煙霧的優(yōu)勢明顯，不僅成功為飛機(jī)結(jié)構(gòu)減重，提高了飛機(jī)的防火安全性能，還可用于大型客機(jī)艙內(nèi)的內(nèi)飾。

（3）雷達(dá)罩和蒙皮。飛機(jī)雷達(dá)罩及時(shí)飛機(jī)的一個(gè)結(jié)構(gòu)部件，又是氣象雷達(dá)探測系統(tǒng)的功能單元。它除具有外形要求、強(qiáng)度要求外，還必須滿足雷達(dá)系統(tǒng)的電磁透波要求。因此，天線罩的材料必須是一種既能瞞住結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，又能滿足電氣性能要求的透波介質(zhì)材料。

20世紀(jì)50年代末，美國首先研究高強(qiáng)度玻璃纖維，并在1960年成功研制的E-2預(yù)警機(jī)的垂直翼面和雷達(dá)天線罩上使用了玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。從此，具有高強(qiáng)度、高模量、耐候性能好、介電性能好等要求的雷達(dá)天線罩材料均選用有較低的介電常數(shù)和正切損耗的玻璃纖維。

國外大型客機(jī)的飛機(jī)雷達(dá)罩蒙皮材料主要是玻璃纖維或石英纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)比較成熟，大量地應(yīng)用在波音和空客的客機(jī)上。而國外較為先進(jìn)的軍用飛機(jī)雷達(dá)罩多采用的是高強(qiáng)或無堿玻璃纖維及石英纖維增強(qiáng)氰酸脂樹脂復(fù)合材料。AIRBUS320/330系列雷達(dá)罩具有不同的構(gòu)型，蒙皮分別采用玻璃纖維、石英纖維、Kevlar纖維預(yù)浸料。

（4）隔音隔熱材料。據(jù)報(bào)道，波音767飛機(jī)從鼻錐部到尾部都安裝了玻璃纖維隔音材料。這種材料具有優(yōu)良的聲學(xué)性能，而且重量輕。玻璃微纖維制品制成隔音材料能夠吸收頻率為125~5000Hz的噪音。因此，安裝玻璃纖維隔音材料后，乘客在飛行中能進(jìn)行正常的交談。

選擇玻璃微纖維制品作為吸聲材料的另一個(gè)理由是這種材料還能起保溫和隔熱的作用。波音767飛機(jī)在飛行中機(jī)身外表面的溫度低至-65℃，玻璃纖維可保持機(jī)艙內(nèi)的正常溫度。可用于飛機(jī)座艙、空調(diào)及其高溫管道、供氧系統(tǒng)等地方。