一般认(rèn)为,通用航空是指干(gàn)线和支线定期航班客货运输(shū)以(yǐ)及出租飞机公(gōng)司经营的空运业务以(yǐ)外的所有民(mín)用航空活(huó)动。目前,各国对(duì)通(tōng)用航空的定(dìng)义(yì)说法不(bú)一,实际(jì)上还没有一(yī)个统(tǒng)一(yī)的严格(gé)的有关通用航(háng)空的定义。通用航(háng)空是民(mín)用航空的重要组成部分,通用航空的发展水平是(shì)一(yī)个国(guó)家科(kē)学技术发(fā)展水平、经济发(fā)展水平和(hé)人(rén)民生活水(shuǐ)平高低的重要标志,在社(shè)会和经济发展中有着重(chóng)要地位。
通(tōng)用飞机可以通俗地理解为用(yòng)于通用航(háng)空飞行的飞机,由于通用飞机的用途广泛,飞(fēi)机的结构(gòu)特点(diǎn)各有(yǒu)不同,大致可划分为运动飞机、公务机、农林飞(fēi)机、多用途飞机等。
随(suí)着先进复合材料及其加工(gōng)技术(shù)的快速发展,在通用飞(fēi)机制造领域(yù),新(xīn)型飞(fēi)机开始越(yuè)来越(yuè)多地使用(yòng)先进复合材料(liào),本文(wén)将介绍几种类型的通用飞机,并(bìng)对(duì)一些(xiē)通(tōng)用飞机的复合材料使(shǐ)用情况(kuàng)进行(háng)介绍。
典(diǎn)型通(tōng)用(yòng)飞机及(jí)其复(fù)合材料的使用
1、小型飞(fēi)机(jī)
小型飞机一(yī)般(bān)2~6座,大部分(fèn)都只装一台活(huó)塞(sāi)发动机,主要用于飞(fēi)行员培训、航空运动、空中游览(lǎn)、教育培训、文化体育、航空广告(gào)灯等。“小鹰(yīng)”500飞机是具有(yǒu)我国自(zì)主知识产权的(de)轻型(xíng)多用途飞机,是一(yī)种按单驾驶(shǐ)体制、双操纵进行(háng)设计的前后(hòu)两排(pái)并列式(shì)4~5座(zuò)飞机,这款飞(fēi)机的发(fā)动机罩、尾锥(zhuī)和(hé)座舱部分侧蒙皮采用了玻璃纤维复合材料(liào)。美国西锐(ruì)设计(jì)公(gōng)司(Cirrus Design Co)以(yǐ)生产复合材料见长,其生产的SR20/SR22采用(yòng)活塞发(fā)动机的四(sì)座(zuò)复合材料轻型飞(fēi)机悬臂式下单(dān)翼,翼尖上翻(fān),为复合材料结构,机翼悬挂复合材料悬(xuán)臂式缓冲主支(zhī)柱,外带整(zhěng)流罩。G120A是(shì)德国(guó)Grob宇航公司的双座特技(jì)飞行飞机,机身整体(tǐ)是由碳纤维增强复(fù)合材(cái)料(liào)制成。
2、多用途飞机(jī)
多用途飞机(jī)是指可(kě)用于客货运输及其他社会服务的6~10座左右的通用飞机。1974年批量(liàng)生(shēng)产的P-68,其机体大部分(fèn)为金属结构,仅在机翼机身连接处(chù)整流包皮(pí)采用了玻璃纤维增强复合材料。随着材料技术的发展,更(gèng)多的新材料和新(xīn)技术被应用,1991年首(shǒu)飞的PC-12来(lái)自瑞士派(pài)士飞机公司,其(qí)T形尾翼采用(yòng)了(le)玻璃纤维增强复合材料,而尾翼(yì)的背鳍和腹鳍则(zé)采用凯夫拉纤(xiān)维增强蜂(fēng)窝板(bǎn)夹层复合材料。“探险家”飞(fēi)机更是(shì)采用先进计(jì)算机辅助模型设计和制造技术,可迅速转(zhuǎn)入批量(liàng)生产,其机身为(wéi)半硬(yìng)壳式结构,由碳纤维复合材料制成的外壳和金属(shǔ)骨架(jià)构成(chéng)。德国格罗布宇航(háng)公司制造(zào)的(de)“SPn Utility Jet”,载客9人,空(kōng)载重量(liàng)在3630kg 以下,航程在(zài)3400km,满载情况下起飞跑道要求仅为915m,机身由法国播舍公(gōng)司提供的机制织物(铺层角(jiǎo)为0~90°、±45°)和单向纤维布制成,基体为环氧树脂。
3、公务(wù)机(jī)
越来越多的复合材料被用在(zài)了繁忙(máng)的公务机上,各国(guó)的飞机制造商则纷纷研制新型(xíng)的全复(fù)合材料(liào)公务(wù)机(jī)抢占未来(lái)市场。
美(měi)国豪(háo)客比奇公司的“首相(xiàng)Ⅰ”,由于机身为碳纤(xiān)维蜂(fēng)窝复合材料(liào)结构,除(chú)去(qù)所有的整体机身(shēn)框架,蒙皮仅厚20mm,相对于常规制造客舱容(róng)积(jī)增加(jiā)13%。
亚当公(gōng)司的超(chāo)轻型喷(pēn)气机(jī)A700和装备了(le)活(huó)塞(sāi)发动机的A500,飞机大部分是由碳纤(xiān)维增强Nomax 蜂窝夹(jiá)心(xīn)复合材(cái)料制成,部分地(dì)方使用(yòng)了玻(bō)璃(lí)纤维增强。以(yǐ)A700为例,其载客数为(wéi) 6~7人,用AGATE认证的(de)预浸(jìn)料进行拼接(预浸料来自(zì)东(dōng)丽公司),并相应开发了可以对复合材料进行二次加工的(de)铣床。复合材料(liào)层合板(bǎn)是碳纤维或玻璃纤维织物增强Nomax夹心材料,真空袋成型,从机头到机(jī)尾(wěi)的舱壁(bì)、翼梁底座、窗户框和(hé)门(mén)框都是共(gòng)固化成型的。翼(yì)梁则由单(dān)向碳(tàn)纤维增强复(fù)合材料制造而(ér)成,而翼梁抗剪(jiǎn)腹板则是有多向的碳纤维织物(wù)增强复合材料制成。为了消除闪电击中的(de)电弧作用,燃料(liào)箱是由玻璃纤维增强复合(hé)材料制成,碳纤(xiān)维(wéi)翼梁与蒙(méng)皮之间也用了一(yī)层玻璃(lí)纤维隔开(kāi), 售(shòu)价在100万~250万美元。
4、农(nóng)林飞机
农林飞机多由轻(qīng)型飞机改装而来,大多采用冷活塞发动机(jī),要(yào)求能在(zài)土跑道起飞,超低空机动飞行(háng),成本(běn)低等(děng),因此在农林飞机出现伊始,很多二战后退役的飞机被改(gǎi)装成农林飞机(jī)。
农林飞机(jī)速度(dù)低,高(gāo)度也低(dī),并(bìng)且要求控制成本(běn),因此一般(bān)不采用复合材料(liào)或者仅采用玻璃纤维增强复合材料以减轻重(chóng)量,例(lì)如波兰飞(fēi)机和发(fā)动机工业集(jí)团华沙工厂研制的PZL-106“渡鸦”采用了玻璃(lí)钢翼尖,机(jī)翼(yì)前缘缝翼采用了(le)泡沫(mò)芯材的玻璃钢夹层(céng)结构。农林飞机一般都携带(dài)有药箱,药箱则(zé)多为玻璃钢结构,并在机身骨架涂有(yǒu)聚氨酯(zhǐ)以防(fáng)止腐(fǔ)蚀和防尘。
5、水上飞(fēi)机(jī)
水上飞(fēi)机是能在水面上起飞、降落和停泊的飞机,其中有些也能在陆上机(jī)场起降。水上飞机用途广泛,在民用方面可用于运(yùn)输、森(sēn)林消(xiāo)防、航空旅游、飞播造林、医疗救护等(děng),比较(jiào)有名的有中国(guó)的(de)水轰5、日本的US-1、美国的PBY-5、加拿大的CL-415、俄罗斯的(de)Be-103、昆明劲鹰S1型汽油航测航拍水上无人机(jī),值(zhí)得一(yī)提的是多尼尔(ěr)海星马来西亚公(gōng)司的(de)“海星(xīng)”CD2,其复合材料用量很大,机翼(yì)为悬臂式下(xià)单翼,高升力机翼(yì)外侧前缘下垂,采用玻璃纤(xiān)维增(zēng)强复(fù)合(hé)材(cái)料和泡(pào)沫夹心(xīn)材料,具有碳纤维增强复合(hé)材料制(zhì)成的前、后梁,尾翼由(yóu)玻璃钢制(zhì)成,常规尾翼(yì),装电驱动可变安装角平尾。
6、旋翼机
旋翼机是指利用动力驱动的旋(xuán)转旋翼提供升力、推进力和操作力的飞(fēi)行(háng)器,目前通用航空中使(shǐ)用的旋翼(yì)机主要是直(zhí)升机。
旋翼(yì)机的使用已经(jīng)相当普(pǔ)遍,主要应用领域有:旅客运输、海上油(yóu)井服务(wù)、渔(yú)业作业、紧(jǐn)急救援、环境监(jiān)测(cè)、城(chéng)市治安管理、医疗救护等等。现在新型的直升(shēng)机几乎都采用了复合材料旋(xuán)翼,机(jī)身也多在采用复合材料代替(tì)部(bù)分(fèn)金(jīn)属材(cái)料,比如昆明劲鹰1000型(xíng)八轴航(háng)拍航测无人机具有强化刚性的(de)机架结构机臂采用内嵌硅胶线注塑工(gōng)艺,具有更好的结构刚性及(jí)工作稳定性(xìng),整个系统高度集成化的(de)设(shè)计,使安装调试工作变得更加(jiā)简单快(kuài)捷,中心(xīn)架(jià)具有更大的(de)可用(yòng)空间,方便安装及内(nèi)置各类航(háng)拍辅助设备,使您的航拍系统拥有更强的美感。还有(yǒu)西科(kē)斯基飞机公司的S-92,4片(piàn)桨叶全复合材料旋翼,桨尖后掠(luě),其机身(shēn)主要由铝和复合材(cái)料制(zhì)成(chéng),复合(hé)材料约占40%。欧洲直升机公司的EC135,4片桨叶安装在可控复合材料柔性臂上,机身壳、框、舱门、水平(píng)安定面及端板均采用复合材料结(jié)构(gòu),复合材料大部分是芳纶或碳纤维蜂窝结构。德事龙集(jí)团(tuán)贝尔加拿大(dà)直(zhí)升机公司在贝尔230基础上(shàng)研制的贝尔(ěr)430采用全(quán)复(fù)合材料4 桨(jiǎng)无铰无轴承旋(xuán)翼系统,旋翼桨叶由不锈钢大(dà)梁、前(qián)缘包条(tiáo)和玻璃纤维增强复(fù)合材料蒙(méng)皮组(zǔ)成,在大梁和后缘之(zhī)间填充Nomax 蜂(fēng)窝。在汶川大地震堰塞湖抢险中立下大功(gōng)的(de)俄米26直升机,其尾桨由5 片玻璃钢制桨叶组成(chéng)。欧洲(zhōu)直(zhí)升机工业公司的EH101使用了PMI聚(jù)甲基丙(bǐng)烯酰亚胺(àn)硬质泡沫填充的直升机旋(xuán)翼叶片,EH101还是新美(měi)国总统(tǒng)专机“海军一号”的备选机(jī)型,该公司的EC135和NH90也是用了此(cǐ)项技术(shù)。另外,NH90的扭力臂和纵向推力杆的中心凸(tū)耳RTM工艺成型,使用了(le)来自德国Heek-Nienborg的机织织物预成型体。纤维使用东(dōng)丽公司(sī)的(de)T300-12K碳纤维。

(昆明劲(jìn)鹰jy1000型八(bā)轴航拍航测无(wú)人机)
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