复合材料结构在赛斯纳c400上的应用

　　随着先进碳纤维复合材料及其加工技术的快速进步，在通用飞机制造领域，新型飞机设计开始越来越多地采用先进复合材料，在纤维增强塑料（CFRP）成为通用材料的同时，全铝材承力结构正渐渐失宠。
　　
　　在高油价时代，复合材料结构轻巧、维修费用低廉的优势极大地冲击了铝材承力结构一统天下的局面。统计表明，2007年通用飞机上复合材料的用量，在总材料用量中所占比例已经高达57%。预计未来10年这一数字将上升到69%。这是一个重要的发展趋势。本文介绍了国际上几家知名通用飞机公司在其推出的新产品上复合材料结构的应用情况。
　　
　　赛斯纳350及400飞机
　　
　　原本以制造全铝合金飞机着称的赛斯纳飞机公司，2007年末收购了破产的哥伦布飞机公司的资产后，如今也以全复合材料飞机制造商的身份出现在通用航空制造业界。目前，赛斯纳公司推出的带固定减速器的活塞式飞机赛斯纳350以及采用了齿轮传动增压器的活塞式飞机赛斯纳400，已经拥有了一批热心的驾驶员群体。其中，赛斯纳400经认证已成为速度最快的生产型活塞式飞机，具有良好的机动性、耐久性和更高的生存力并能满足比常用通用飞机更严格的适航条例。
　　
　　赛斯纳350及400飞机的结构件采用无纬织物预浸带经手工铺叠而成。预浸带由先进复合材料集团（ACG）提供。它们的关键结构部件，如翼梁、机身梁、水平安定面、操纵面以及其他承受高载荷的结构件均用碳/环氧复合材料制成。其他大部分结构则采用E玻璃/环氧材料，包括机身及机翼蒙皮。两种飞机每一架飞机的机体重量中碳/环氧材料的比例大约占15%，而且材料的全部许用值均属公司专利，即由公司自行进行验证试验而不是依赖预先鉴定的材料。
　　
　　机身的夹层结构分左右两半，并纵向黏结而成。蒙皮为玻璃/环氧材料，芯子采用独特的、重1.35千克的树脂浸渍的芳纶纸纤维。这种由先进蜂窝技术公司制成的芯子采用独特的网格设计，比传统的酚醛纸蜂窝芯子密度高，因而有更高的湿热压缩强度，它也是保证获得“通用”认证的关键元素之一。
　　
　　机翼具有两根C型梁彼此面对面并穿过机翼全长，采用机械紧固件与加强的复合材料机身座相连。每一根梁有上下两个由碳/环氧无纬预浸条带制成的缘条，腹板用玻璃/环氧预浸带与蜂窝芯子组成。上缘条在飞行时受压，在根部由大约135层无纬碳预浸带组成，而在翼尖处过渡到只有两层。梁的下缘条在翼根处为72层到翼尖只有2层。
　　
　　机翼受载复杂，在翼尖处弯矩很小，而后逐渐加大，到翼根处达到很大值。为了能承受更高压缩载荷，带有芯子的玻璃/环氧上蒙皮，在翼根处采用5/芯/2结构，即芯子上面为5层铺层，下面为2层铺层，到翼尖处则过渡到2/芯/2结构。下蒙皮翼尖处为3/芯/2结构。在蒙皮中还嵌入铝及铜丝以防雷击。

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