宽体客机中后机身复材长桁壁板制造质量的检验与分析

宽体客机中后机身复材长桁壁板制造质量的检验与分析

闫利青 1 ， 2 李燕银 1 潘云辉 1 高翔 1 ， 2 胡静 1 朱春生 3

1 江西洪都航空工业集团有限责任公司 江西 南昌 330024

2江西先进复合材料研发中心 江西 南昌 330096

3南昌工程学院 江西 南昌 330099

[摘 要] 本文简单介绍了宽体客机中后机身长桁壁板制造工艺，对采用该工艺制造的样品进行外观、壁厚、超声和金相检验,验证了该工艺制造的合理性，并得出相应的结论。

关键词 宽体客机；长桁；壁板；复合材料

1 概述-- 宽体客机机身及其制造技术

宽体客机是指大直径机身，双通道客舱，载客300人以上的客机，波音和空客的宽体客机设计制造技术目前处于世界垄断地位^[1]。长桁壁板是机身的典型结构，通过对国外机技术跟踪，国内已经具备该技术突破的实力^[2]，本课题结合国内第二代大飞机研制的需求，对复材长桁壁板进行了样件研发，该研究验证了长桁壁板国产化制造的可行性。

2 宽体客机复合材料中后机身长桁壁板制造工艺流程

宽体客机机身尺寸很大,壁板的开发常采用逐级研发模式，长桁壁板制造工艺流程图如图1所示。

图1 复合材料中后机身长桁数字模型及工艺流程图

3 宽体客机复合材料中后机身长桁壁板的样件制造及其质量检验

通过上述工艺，本研究顺利制造出复合材料长桁壁板样品如图2—A所示。制件的制造质量如何，需要通过检验与分析确定，才能得出最终的结论。下面介绍国产复合材料长桁壁板样品检验情况。

3.1表面质量

使用M21C预浸料制作的长桁壁板表面光洁，使用五轴水切割机床按外廓要求加工长桁壁板至所需要形貌。经检验，样件无任何劈丝、毛刺等缺陷，长桁耳片处的R角亦无任何缺陷。

A

B

C

D

E

1

3

22

3

4

5

3.2 厚度检测结果

使用M21C预浸料制作的长桁理论厚度为1.68mm，R角区厚度公差为10%，即1.51～1.85mm；其他区域厚度公差为8%，即1.55～1.81mm。对长桁截面尺寸进行测量，发现长桁厚度，包括R角区域均合格，各测量点厚度数据见表1，取样位置如图2—B所示。

表7.4-1长桁截面厚度测量结果

3.3 总体无损检测结果

本研究采用NuScan－8×2×2.8m自动扫描无损检测设备，对2－A图样件进行超声A扫检测，波形正常，内部无脱层、夹杂和疏松，无损检测合格，内部质量完好。

3.4 切片金相检测结果

采用数控五轴水切割机，对长桁与壁板进行切割，样件切割取样后状态如图2－C所示；切割位置如图2－D所示，切割后的金相图如图2－E所示，样件序号与图2－D相对应，每个部位的样本数为3件。

金相图片表明：材料组织均匀、紧密，纹理清晰，每一层的纤维走向均与设计要求相符；胶膜粘结材料清晰、均匀，且厚度适当；R转角分明，数值符合设计要求。

4 结论

本研究进行了宽体客机中后机身长桁壁的制造与检验，得出以下结论:

1）本研究确定的宽体客机中后机身长桁壁的目标指术指标均符合要求，国内具备相应制造能力；

2）本研究采用水切割进行外形切割及金相样品制备，外形平整、断面清楚，便于观察；

3）采用NuScan等超声自动扫描设备，无损检测高效可信。

5 致谢

本课题研究得到了中央引导地方科技发展专项资金的支持，项目名称为：宽体客机大型复合材料结构件制造工艺研发项目，项目编号20192ZDE04012；本课题研究还得到了南昌市科技重大项目资金的支持，序号：19，计划类别：重大科技公关，项目名称：宽体客机双曲度复材壁板先进制造技术的开发。

参考文献

[1]邓智亮. 宽体客机市场简析[J]. 科技资讯, 2017(23).

[2]W.HK. 我国发展民用大飞机要突破十项关键技术[J]. 军民两用技术与产品, 2007(3):9-9.

3