一般认为,通(tōng)用航(háng)空是指(zhǐ)干线和支线定期(qī)航(háng)班客货运输以及(jí)出租飞机公司经营(yíng)的空运(yùn)业务以外的所(suǒ)有民用航空(kōng)活(huó)动。目前(qián),各国(guó)对通用航空(kōng)的定义说法不(bú)一,实(shí)际上还没(méi)有一个统一(yī)的严(yán)格的有关通用航(háng)空(kōng)的定(dìng)义(yì)。通用航空是民用航(háng)空的重(chóng)要组成部分,通用航空(kōng)的发展水平是一个国家科学技术发展水平、经济(jì)发展水(shuǐ)平和人(rén)民生活水平高低的重要标志,在社会和经济(jì)发展中有着(zhe)重要地位(wèi)。
通用飞机可(kě)以通俗地理解(jiě)为用于通用航空飞行的(de)飞机,由(yóu)于通(tōng)用飞机(jī)的用途广(guǎng)泛(fàn),飞机的结构特点各有不(bú)同,大致可(kě)划分为运动飞机(jī)、公务机、农林飞机、多(duō)用途飞机等。
随着先进(jìn)复合材料(liào)及其加工技术的快速发展,在通(tōng)用飞机制造领(lǐng)域,新(xīn)型飞(fēi)机开始越(yuè)来越(yuè)多地(dì)使用先进(jìn)复合材料,本文将介绍(shào)几种类型的通用飞(fēi)机,并对一些通用飞机的复(fù)合材料使用情况进行介绍。
典(diǎn)型通用飞机(jī)及其复合材料的使用
1、小型飞机(jī)
小(xiǎo)型飞机一般2~6座(zuò),大部分都只装一台活(huó)塞发动(dòng)机,主(zhǔ)要(yào)用(yòng)于飞行员培训、航(háng)空运动、空中游(yóu)览、教育培训、文化体育、航空广告灯等。“小鹰”500飞机是具有我国自主知识产权的轻型多用途飞机,是(shì)一种按单(dān)驾驶体制、双操纵(zòng)进行(háng)设计的(de)前后两排并列式4~5座飞机,这款飞机的发动机罩、尾锥和(hé)座舱部分侧蒙皮采用了玻(bō)璃纤(xiān)维(wéi)复合材(cái)料(liào)。美国西锐(ruì)设计公司(Cirrus Design Co)以生产复合材料见长,其(qí)生产的SR20/SR22采用活(huó)塞发动机的四座复合材料轻型飞机悬臂式下(xià)单翼,翼尖上翻,为复合材料结构,机(jī)翼悬(xuán)挂复(fù)合材料悬臂式缓冲(chōng)主支柱,外带(dài)整(zhěng)流罩。G120A是德国Grob宇(yǔ)航(háng)公(gōng)司的双(shuāng)座特技飞(fēi)行(háng)飞机,机身整(zhěng)体是由(yóu)碳纤维增(zēng)强复合材料制成。
2、多(duō)用(yòng)途飞机
多用(yòng)途(tú)飞机是指可用于客(kè)货运输及其他社会服务的6~10座(zuò)左右的通用飞机。1974年批量(liàng)生(shēng)产的P-68,其(qí)机体大部分为(wéi)金(jīn)属结构,仅(jǐn)在机(jī)翼机身连接处整流包皮采用了(le)玻璃纤维增强复合材(cái)料。随着材(cái)料技术的发展,更多的(de)新材料和新(xīn)技术(shù)被(bèi)应用,1991年首飞的(de)PC-12来自(zì)瑞士(shì)派士飞机(jī)公司,其T形尾翼(yì)采用(yòng)了玻璃纤维增强复合材(cái)料,而尾翼(yì)的背鳍和腹鳍则采用凯夫拉纤维增强(qiáng)蜂窝(wō)板夹层复合材料。“探险家(jiā)”飞机更是采用先进计算机辅(fǔ)助模型设计和制造(zào)技术,可迅速转入批量生产(chǎn),其机身为半硬壳式结构,由碳纤维复合(hé)材料制成(chéng)的外(wài)壳和金属骨架构成。德国格罗布宇航公司制造的“SPn Utility Jet”,载客9人,空(kōng)载重(chóng)量在3630kg 以(yǐ)下,航程在3400km,满载(zǎi)情况下起飞(fēi)跑(pǎo)道要求(qiú)仅为915m,机(jī)身由法国播舍公司提(tí)供的机(jī)制(zhì)织物(铺层角为0~90°、±45°)和单向纤维(wéi)布制成,基体(tǐ)为环氧树(shù)脂。
3、公务机
越来越多的复合材料(liào)被(bèi)用(yòng)在(zài)了(le)繁(fán)忙的公务机上,各国的(de)飞机制造商则纷纷(fēn)研制新型的全复合材料公务机抢占未来市场。
美(měi)国豪客比奇(qí)公司(sī)的“首相Ⅰ”,由于机身为碳纤维蜂窝复合材料(liào)结(jié)构,除去所有(yǒu)的(de)整体机身框架,蒙皮仅厚20mm,相(xiàng)对于常(cháng)规制(zhì)造客(kè)舱容积增加13%。
亚当公司的超轻型(xíng)喷气机A700和装备了活塞发动(dòng)机的(de)A500,飞机大部分是(shì)由碳纤(xiān)维增强Nomax 蜂窝夹心复合材料制(zhì)成,部分地方使用了(le)玻璃纤维增强。以A700为例,其载客数为(wéi) 6~7人,用AGATE认证的预浸料进行拼接(预浸料来自东丽(lì)公司),并相应开发了可以对复合材料(liào)进行二次加工的铣床(chuáng)。复合材(cái)料层合板是碳纤维或玻璃纤维织物增强Nomax夹心材料(liào),真空袋成型,从机头到机尾的(de)舱壁、翼梁底(dǐ)座(zuò)、窗户框和门框(kuàng)都是共固(gù)化成型的。翼梁则由(yóu)单向(xiàng)碳(tàn)纤维增强复合材料(liào)制造而成,而翼梁(liáng)抗剪腹板则是有多向的碳(tàn)纤(xiān)维织物增强复(fù)合(hé)材料制成(chéng)。为了消除闪电(diàn)击中的电弧作用(yòng),燃料(liào)箱是由玻璃纤维(wéi)增(zēng)强复合(hé)材料制成(chéng),碳纤维翼梁与蒙皮之间也(yě)用了一层玻璃纤(xiān)维隔(gé)开, 售价在(zài)100万(wàn)~250万美(měi)元(yuán)。
4、农林飞(fēi)机
农林飞机多由轻型飞机改装(zhuāng)而来,大多采用(yòng)冷活塞发动机,要(yào)求能在土跑道起飞,超低空机动飞行,成本低等,因(yīn)此在农林(lín)飞机出现伊始,很多二(èr)战后退役的飞机被改装成农林飞机。
农林飞机速度低,高(gāo)度(dù)也低,并且要求控(kòng)制成本(běn),因此一般不采用(yòng)复合材料或(huò)者仅(jǐn)采用(yòng)玻璃纤维增(zēng)强复合材料以减轻(qīng)重量(liàng),例如(rú)波兰飞机和发动机工业(yè)集团华沙工厂研制的PZL-106“渡鸦”采用(yòng)了玻璃钢翼尖,机翼前缘缝翼采用了泡沫芯材的玻璃钢夹层结构。农林飞(fēi)机一般都携(xié)带有药箱,药箱则多为玻璃钢结构,并在机身(shēn)骨架(jià)涂(tú)有聚氨酯以防止腐蚀和防尘。
5、水上(shàng)飞机
水(shuǐ)上(shàng)飞机是能在水(shuǐ)面上起飞、降落和停泊的(de)飞机,其中有些也能在陆上机场起降。水(shuǐ)上飞机用途广泛,在民用(yòng)方面可用于运输(shū)、森林消防、航(háng)空旅游、飞播造林、医疗救(jiù)护等,比较有名的有中国的水轰5、日本的(de)US-1、美国(guó)的(de)PBY-5、加拿(ná)大的CL-415、俄罗(luó)斯的Be-103、昆明劲鹰(yīng)S1型汽(qì)油航测航拍水上无人(rén)机,值得一提的是多尼尔海星马来(lái)西亚公司的“海星”CD2,其复合(hé)材料用(yòng)量很大,机翼为悬(xuán)臂式(shì)下单翼,高升力机翼(yì)外侧前缘下(xià)垂(chuí),采用(yòng)玻璃纤维增强复合(hé)材(cái)料和泡沫(mò)夹心材料,具有碳纤维增强复合(hé)材料制成的(de)前、后(hòu)梁(liáng),尾(wěi)翼由玻璃(lí)钢制成(chéng),常规尾翼(yì),装电驱动可(kě)变安装角平尾。
6、旋翼机
旋翼机(jī)是指(zhǐ)利用动(dòng)力驱动的旋转(zhuǎn)旋翼提(tí)供升力、推进力和操作力的飞行器,目前(qián)通(tōng)用(yòng)航空中使用的旋翼(yì)机主要是直升机。
旋翼机(jī)的(de)使用已(yǐ)经相当(dāng)普遍,主要应用领域有:旅客运输、海上(shàng)油井服务、渔业作业、紧急救(jiù)援、环境监测、城市(shì)治安管理、医疗救护等等(děng)。现在新型(xíng)的直升机几乎都采用了复合材料旋翼(yì),机(jī)身(shēn)也多在采用复合(hé)材料代替部(bù)分金(jīn)属材料,比如昆明劲鹰1000型八轴航拍(pāi)航测(cè)无人机具有强(qiáng)化刚性(xìng)的机架(jià)结构机臂采用内嵌硅胶线(xiàn)注塑工艺,具有更好的(de)结构刚性及工作稳定(dìng)性,整个系(xì)统(tǒng)高度集成化的设计,使安装调试工(gōng)作变得更加简单快捷,中心(xīn)架具有更大(dà)的可用空间,方便(biàn)安装及(jí)内置各类航拍辅助设备(bèi),使(shǐ)您(nín)的航拍系统拥有更强的(de)美(měi)感。还有西科斯基飞(fēi)机公司的(de)S-92,4片(piàn)桨叶(yè)全复(fù)合材料旋翼,桨尖后掠,其机身(shēn)主要由铝和复合(hé)材料(liào)制成,复合材料(liào)约占40%。欧洲直升机公司的EC135,4片(piàn)桨叶安装在可控复合材料柔(róu)性臂上(shàng),机身壳、框、舱门、水(shuǐ)平安定面及(jí)端板均采用复合材料结(jié)构(gòu),复合材料大(dà)部分是芳纶或碳纤维蜂窝结构(gòu)。德事龙集(jí)团(tuán)贝尔加拿大直升(shēng)机公司在贝尔230基(jī)础上研制的贝尔430采用全复合材料4 桨无铰无(wú)轴承旋翼系统,旋翼桨(jiǎng)叶由不锈(xiù)钢大梁、前缘包条和玻璃纤维增强复合材料蒙皮组(zǔ)成,在(zài)大梁和后缘之间填充Nomax 蜂窝。在(zài)汶川大(dà)地震堰塞湖抢险中立下大(dà)功的俄米(mǐ)26直升机,其尾桨由5 片玻璃钢(gāng)制桨叶组成。欧洲直升机工业公司(sī)的EH101使用了PMI聚甲基丙烯酰亚胺(àn)硬质泡沫填(tián)充的直升机(jī)旋翼叶片,EH101还是新美(měi)国总统专机“海(hǎi)军一号(hào)”的备(bèi)选(xuǎn)机型,该公司的EC135和NH90也是用了此项技术。另外,NH90的扭力臂和纵向推力(lì)杆(gǎn)的中心(xīn)凸耳RTM工艺成型,使用了来自德国Heek-Nienborg的机织织物(wù)预成型体。纤维(wéi)使用东(dōng)丽(lì)公司(sī)的T300-12K碳(tàn)纤(xiān)维。

(昆明劲鹰jy1000型八轴航(háng)拍航测(cè)无(wú)人机)
加老(lǎo)鹰微(wēi)信laoyingfly可获得更(gèng)多无人机飞行(háng)知识
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