航空复合材料成型与加工技术-航空复合材料成型与加工技术专升本对口专业

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这个专业主要应用领域为航空装备与零部件产品生产制造行业，学*内容涉及航空零部件成型与加工、飞机复合材料零部件维修与检测等方面的知识与实践。学生将掌握航空制造与维修生产工艺和技术，能够在航空复合材料生产加工与维修企业、民用运输航空、通用航空公司从事复合材料制造、维护和修理等工作‌。

航空复合材料成型与加工技术专业的主要专业课程包括机械制图、电子技术基础、航空机械基础、航空工程材料、飞机结构装配技术、复合材料成型工艺及设备、飞机复合材料结构修理、现代飞行器制造技术、飞机构造与系统等。

目前，国内开设这个专业的公办专科院校只有四所，分别是成都航空职业技术学院、上海民航职业技术学院、重庆航天职业技术学院、江苏航空职业技术学院。

成都航空职业技术学院曾隶属于国防科工委，也是定向培养士官的院校之一。

上海民航职业技术学院是中国民用航空局主管院校，在所有航空类专科院校中进入中国商飞集团的毕业生数量最多。

重庆航天职业技术学院是中国航天科技集团的主管院校，也是该集团在生产领域重点招聘的院校之一。

上述三所专科院校优势明显，是进入航空航天行业或国企就业的首选。此外，还有两所民办专科院校开设这个专业，分别是德州科技职业技术学院和广东肇庆航空职业学院。不过，专科层次还是建议尽量选择具有行业特色和优势的公办学校。

详细解读国外最新航空用可修复的碳纤维/环氧树脂基复合材料技术

由于其固有的复杂损伤行为，结构修复是先进复合材料应用于航空航天工业中的一项主要挑战。在制造和使用过程中可能会产生各种缺陷。例如，在零件脱模时，加强筋的弯曲半径可能会发生分层。通常，这些分层无法用现有技术修复，这导致了很高的报废率，根据零件的复杂性，报废率高达20-30%。

在欧盟资助的AIRPOXY项目中，开发了一种非常简单且具有成本效益的方法来修复这种类型的分层。这是由Cidetec开发并获得专利的一系列玻璃化环氧树脂实现的，该树脂具有可逆或动态的芳香二硫键。

这些动态键提供了一系列智能性能，创造了新一代复合材料，在纤维易于浸渍和整体稳定性方面保持了其高性能，同时在材料完全固化后显示出前所未有的新特性，例如可重复加工性、可修复性和可回收性（re-processability, reparability and recyclability）。这就是为什么它们被称为“3R复合材料”。因为，3R复合材料中的分层可以通过简单地对受损区域施加热量和压力来修复（下图1）。

图1：传统维修与AIRPOXY 3R维修

由于AIRPOXY的全球目标是降低航空领域复合材料零件的生产和维护成本，该项目的范围超出了可修复性的研究，还包括3R复合材料的热成型和粘合能力。图2总结了该项目的概念及其主要具体目标。

图2:AIRPOXY概念和主要具体目标（SO）

3R复合材料及其修复方法通过使用RTM工艺制造横向加强件（TS）演示构件进行了验证，该演示构件以可控的方式损坏，并使用特定工具施加局部压力和热量进行修复。接下来将介绍主要步骤：

横向加劲肋的设计和生产

作为第一步，Cidetec配制了Tg为170°C的3R环氧树脂，考虑到三个主要目标：（1）生产玻璃化树脂，因此可重复加工、可修复和可回收；（2） 在机械和热性能方面符合航空部门的规范；（3）在流变学和固化动力学方面适合RTM工艺。

为了实现第一个目标，玻璃化环氧树脂是基于动态二硫化物交换机制配制的，这似乎是航空工业最有前途的机制，因为所得聚合物的可操作Tg范围几乎与当前热固性材料的可操作温度范围一致。所选择的固化剂是4-氨基苯基二硫化物（4-AFD）。为了实现第二个和第三个目标，树脂的第一部分由四缩水甘油基-4，4´亚甲基二苯胺（TGMDA）和双酚F二缩水甘油醚（BFDGE）的混合物配制而成。将这两种单体结合起来，可以实现航空工业所需的机械和热性能，以及满足RTM工艺所需的流变和固化动力学。

对3R树脂和3R复合材料进行了广泛的表征，以验证是否达到了这三个目标。在开发出3R树脂后，航空零部件制造商IDEC就设计并生产了横向加劲肋演示器。

横向加劲肋是一种具有复杂几何形状的结构元件（结合了Ω和横向形状，见图3），长约420 mm。它是通过RTM工艺制成的，使用项目材料、3R树脂和中模量碳纤维（5束缎面编织材料和单向织物）。此外，在其中一个表面上添加了剥离层，以达到粘合其余子部件（蒙皮和纵向加劲肋）所需的粗糙度。

图3:具有复杂形状结构的元件

用于制造横向加劲肋的模具分为几个部分（见图4），其中一些用于包覆成型碳纤维层。用螺钉闭合模具并在烘箱中加热，施加真空并在压力（1至6巴）入3R树脂。

图4:制造横向加劲肋模具的分部

然后，通过两步循环（在130°C下60分钟和在180°C下30分钟）对3R树脂进行固化，并对横向加强筋进行脱模。最后，对零件进行修整（见图5），并通过超声波检测（UT）进行检查。

图5:成型后零部件

确定最佳维修策略

同时，Cidetec和RTM工艺专业分析公司Eurecat在试样水平上进行了一项研究，以确定最合适的修复参数（压力-温度-时间）以及将其应用于试样的最佳方法。考虑了两种解决方案：1）使用高压釜，它可以施加高达7巴的压力，并对整个损坏的工件进行普遍加热；2）使用压力机仅在受损区域局部施加加热和施加更高的压力。

首先，通过使用冲击装置和直径为16 mm的半球形尖端以可控的方式冲击3R层压板试样，产生约750 mm²的损伤，从而产生分层。损伤是通过超声波技术鉴定出来的。接下来，在高压釜或压力机中使用不同的压力-温度-时间条件对试样进行修复。之后，再次使用超声波技术对试样进行检查。在结果令人满意的情况下，对修复区域进行显微镜分析，以确认它们没有缺陷。同时，从修复区域提取层间剪切强度（ILSS）试样并进行测试。

使用压力机，将待修复区域加热至210°C，并局部施加20巴的压力20分钟，可获得最佳结果。图6对比了冲击区（可识别出许多分层）和修复区（分层已经消失）的微观分析，而图7对比两个样本的ILSS测试结果，第一个来自参考面板，第二个来自修复后的受损区域。数据表明，尽管强度略有损失，但弹性模量不受影响。

图6：在6J处受冲击试样截面(左)和另一个6J处受冲击试样截面(右)，然后在210°C、20巴压力下20分钟修复（右）

好了，文章到此结束，希望可以帮助到大家。