纤维增强塑料在航空航天领域中的应用研究

纤维增强塑料在航空航天领域中的应用研究

蒲欢

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150060

摘要：现阶段，纤维增强塑料因为优势提高而被广泛应用到了航空航天领域中，产生了良好的效果，能够解决以往传统材料中存在的各项质量现象。在本篇文章中，主要以纤维增强塑料的组成和具体特征为主，全面论述了在航空航天领域中对于纤维增强塑料的具体应用情况。
关键词：航空航天领域；纤维增强塑料；应用研究

目前，航空航天领域得到了良好的发展，该种现象离不开复合类型材料的普遍应用，其中复合类型的引进为航空航天事业发展中提供了一定的动力，既是材料领域探究的一项要点，同时还有利于改善航天器件的各项性能，将成本控制在合理范围中，而纤维增强塑料有利于对机体树脂的性能加以改进，将纤维和有着较强粘结度的机体树脂相互结合到一起，从中获取性能极佳的复合类型材料，将该种类型的材料全面落实到航天航空领域中能够发挥出良好的效果。
1、对于纤维增强塑料的论述
结合相关探究表明，纤维增强塑料与以往传统类型航空航天材料相比较来看，有着不可比拟的优势，比如质量轻盈、强度非常高等。纤维增强塑料的密度非常小、抗腐蚀性强、不会导电，所以受到了航空航天领域的普遍青睐。文章中对纤维增强塑料展开了重点论述。
1.1纤维增强塑料的具体组成结构
一般情况下，纤维浸润机体树脂成型以后形成了纤维增强塑料材料，其中，应用的纤维表现为多方面，分别是碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯、聚酯纤维等多方面。在该项阶段内，碳纤维有着良好的刚度和强度，所以应用较为广泛，玻璃纤维的韧性强，不过不可以将其应用到碱性环境中，因为应用到碱性环境中不会发挥出一定的效果，同时还会受到碱性物质的影响使韧性处于一直下降的状态。在纤维增强塑料中普遍应用的树脂涉及到聚酯、乙烯基酯和环氧树脂，树脂机体能够对纤维进行有效的粘结，为纤维提供一定的支撑作用。而且树脂机体还可以全面的保护纤维。不同类型的树脂机体获取的复合材料具备的性能也是不一样的，结合树脂自身特征，体现出了纤维增强、材料阻燃性和强度等一系列优势。与材料的应用环境为主，采取不同的纤维材料以及树脂材料，将整体优势发挥到最大化。当前阶段，对纤维增强塑料进行加工过程中具体划分为三方面步骤。第一，固定纤维，采取合理的排放方式固定相关的纤维，第二，树脂浸渍。利用树脂浸渍槽形成纤维表面的附着基体树脂。第三，固化处理。处于相应温度下使附着机体树脂的纤维增强塑料形成固化成型的状态。
1.2纤维增强塑料的特征表现
纤维增强塑料本身有着极高的优势，具体优势体现在以下几点，第一，拉伸强度良好。聚合度对纤维自身拉伸强度有着直接性的影响，高聚合度的纤维拉伸强度也是非常高的，纤维的组成部分为高度取向的高分子链单项排列形成。面对于某项结晶类型的纤维，在进行拉伸期间，纤维能够对结晶行为有效规则，高分子件还可以发挥出良好的效果，提升纤维拉伸强度。第二，有着较强的电池绝缘性。航空航天领域内对于材料电磁绝缘性提出了十分严格的需求，普通类型的钢材普遍受到了磁场因素的影响，但是纤维增强材料不同，本身具备较强的电磁绝缘性，能够从根本上提升航空航天期间的安全程度。纤维增强材料虽然有着一定的优势，但是也有着相应的缺陷存在，比如剪切强度非常低、弹性模量不高、热稳定性特别差，容易增加裂缝现象出现概率。

2、航空航天领域内对于纤维增强塑料的具体应用
纤维增强塑料是复合类型材料中性能较高的一种材料，适合应用在对于材料要求十分严格的航空航天领域中，纤维增强塑料有着较低的密度和耐腐蚀性，将其应用于航空航天领域中，能够产生良好的效果。
2.1碳纤维
针对于碳纤维材料来讲，即便是处于高温状态下也能够有着较强的稳定性。因为有的可塑性强以及强度高等一系列特征，因此被普遍应用到了航空航天领域内，从飞机的机身框和骨架零件来看，碳纤维增强塑料能够与标准的要求相符合，强化飞机承载强度，确保框架的稳定性，该项材料在民用航空领域中的飞机零部件内得到了良好的应用，比如碳纤维增强环氧树脂材料应用到了方向舵和整流板以及机翼后端等多方面。而在军用领域内，碳纤维增强塑料的使用比例是特别高的。
2.2超高分子量聚乙烯纤维
超过分子量聚乙烯纤维被称之为一项高性能的纤维，本身具备强度高的特征。因为是通过凝胶热拉丝制作形成的分子链处于一定的伸展状态，因此纤维内部的强度和模量都得到了一定程度的提升。在航天领域内，超高分子量聚乙烯纤维复合材料因为防撞及性能良好，因此适合在各项飞船结构中应用。与此同时，也可以将超高分子量聚乙烯纤维当成航天飞机落地的减速降落伞或者是替换以往传统的合成纤维绳索，发展速度良好。
2.3聚酰亚胺纤维
聚酰亚胺有着高强度、耐高温以及抗腐蚀等一系列特征，同时还具备较强的耐热氧化性能，处于高温水蒸气状态下，体现出来的力学效果是非常高的，因此被应用到了航空发动机和空天飞机领域内。在航空发动机的衬套中，聚酰亚胺纤维增强塑料材料体现出了良好的效果，衬套的优势是降低摩擦力，对于材料摩擦系数提出了严格的要求，必须尽可能的减少摩擦，同时应用聚酰亚胺材料制作形成的衬套还能够增强润滑性和耐久性。

2.4其他类型的材料
纤维包含了诸多的类型，性能呈现出了多样化特征，具体表现为玻璃纤维、聚丙烯纤维等多方面，这就需要从纤维增强塑料材料中选择与之相符的材料，采取合理的成型技术，发挥出成品的整体性能。

3、纤维增强塑料成型工艺类型
3.1增强反应注射模塑技术
对于此种类型的技术来讲，主要是借助高压冲击作用将单体和短纤维相互结合到一起，采取注射的方式注塑到模腔内，使其固定以后形成成型制品。该项方式的成本较低、质量良好，适合在大型零部件成型中加应用。
3.2片状模塑工艺
该种类型的工艺将不饱和树脂、增稠剂、填料和脱模剂等多方面相互混合到一起获取树脂糊，有效的修剪片材，把多层片材整理到一起以后归放到金属模具中，从中获取相应的制品。该项工艺效率极高，稳定性良好，适合应用到大面积的生产环节中。
4、结语
从以上论述来看，基于航空航天技术的进一步改进和创新，也对于材料本身性能提出了十分严格的要求，纤维增强树脂基复合材料在航空航天领域中产生了极高的优势，从一定程度上促使复合材料朝着高性能和多功能等多项趋势发展，未来发展形式表现为以下几点。第一，强化材料的强度，第二，控制材料的成本，保持材料的适应性，第三，探究出比纤维材料和树脂基材料性能更佳的基础材料，从而实现复合材料整体优势的提高。

参考文献：

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