Question

制造直升机旋翼需要什么材料？

Answer 1

直升机旋翼制造材料为复合材料。\x0d\x0a复合材料是由两种或两种以上不同的材料通过某种方法结合而成的新材料。其中各组分材料一般仍保持其原有持性，但它们彼此"取长补短"、"大力协同"，使新材料的性能比各单独组分材料更优异。通常人们将复合材料中构成连续相的组分称为基体，非连续相的组分称为增强材料。\x0d\x0a轻质、高强度和高模量的复合材料属先进复合材料，它主要适于作结构材料。复合材料具有各向异性和性能可设计性特点，设计者可以根据工程结构的使用条件选用适当的组分材料和调整增强材料的方向使设计的结构重量轻、安全可靠和经济合理。\x0d\x0a先进复合材料分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳-碳复合材料以及它们相互混合构成的复合材料。\x0d\x0a\x0d\x0a复合材料在直升机旋翼制造上的应用发展：\x0d\x0a近几十年来，复合材料在直升机上的应用研究迅速、面宽，几乎直升机的所有结构都开展了复合材料的应用研究，并且大部分取得成功。\x0d\x0a五十年代，复合材料就已成为直升机整流罩、管道和其它次要结构（特别是复杂曲面部分的结构）的标准材料。如美国YH-23的蒙皮、H-24中机身夹层蒙皮的面板、贝尔47座舱罩蒙皮、UH-1的机头罩口盖、尾部整流罩和油箱壁的面板都用玻璃钢。在1953年，贝尔47H-1的座舱就是用玻璃纤维制造，并取得FAA适航证。1956年，美国研制了第一副用玻璃纤维增强的复合材料桨叶。\x0d\x0a六十年代，复合材料在直升机上的应用多限于次结构，如超黄蜂、尾梁整流罩和浮筒上罩等用玻璃钢制成。但在主承力结构上的应用也跨出了一大步，如H-53玻璃钢驾驶舱；旋翼桨叶的设计已明确地朝着全复合材料结构方向发展，如H-43B桨叶、S-61硼复合材料尾桨、CH-47的全硼复合材料先进桨等。\x0d\x0a七十年代是复合材料迅猛发展的十年。直升机大量使用复合材料，如占UH-60、YAH-64、S-76的宴哗湿面积的25～30%，SA-365的59%是复合材料。美国对复合材料结构的适用性即对复合材料结构的可靠性、修复性、维护性、吸湿性和长期老化问题进行了研究。与此同时复合材料结构也经受了抗高速砂粒磨蚀、低速撞击损伤和耐坠毁等的考验。在此期间，直升机的桨叶、桨毂、尾桨、机丛祥衫身结构、安定面以及其它结构都用复合材料进行了研制。如BO-105装上了第一付投入使用的全玻璃钢桨叶；法国研制成AS-350和SA-365的复合材料"星形柔性"桨毂；S-76采用复合材料无轴承柔性尾桨；BO-105采用全复合材料尾梁；OH-58的水平安定面由芳纶/环氧缠绕而成；UH-1采用用缠绕法制成的石墨/环氧减速器箱等。\x0d\x0a八十年代，复合材料在直升机大部分结构上的应用达到了相当成熟的地步。并证明了用复合材料制造直升机结构，在改善直渗腔升机性能、降低成本、减轻重量等方面收益显著。探索性地研究了集复合材料旋翼桨叶、复合材料桨毂的无轴承旋翼概念于一体的复合材料旋翼系统。同时，美国贝尔直升机公司全复合材料机身的直升机D-292、美国西科斯基飞机公司全复合材料机身的直升机S-75、美国波音-360全复合材料机体及MBB公司的BK-117全复合材料机体试验研究直升机相继试飞。\x0d\x0a九十年代，随着RAH-66的研制，复合材料在直升机上的应用产生了质的飞跃。RAH-66为直升机广泛采用复合材料闯出了一条新路子。传统的直升机均采用金属材料为主，复合材料为辅的设计方案，而RAH-66上的复合材料则占总材料重量的51%。在机体中大量采用复合材料的零部件有：蒙皮、舱门、桁条、框架、舱壁、机内中心处的盒形龙骨结构、旋翼塔座整流罩、风扇尾桨外壳、垂直塔座（外挂架）以及水平安定面；在旋翼中有柔性梁、桨叶、扭力臂、自动倾斜器、挠性轴以及旋翼整流罩；在传动系统中有传动轴、主减速器外壳等。\x0d\x0a在RAH-66上使用的主要复合材料包括新型韧化环氧树脂，双马来酰亚胺树脂，提高了刚度和强度的石墨纤维，以及玻璃纤维和芳纶纤维等。RAH-66大量采用复合材料的效益是提高军用要求的同时补偿结构重量的损失。满足了RAH-66航程、载荷及其它性能要求指标。\x0d\x0a今后，随着复合材料技术的不断提高，集复合材料桨叶、复合材料桨毂和无轴承旋翼概念于一体的复合材料旋翼系统将会投入使用。全复合材料的直升机不久将会出现。