一般认为(wéi),通(tōng)用航(háng)空是指干(gàn)线和(hé)支线定期航班(bān)客货运输以及(jí)出租飞机公司经营的空运业务以外的所有民用航空活动(dòng)。目前(qián),各国对通用航(háng)空的(de)定义说法不一(yī),实际上还没有一个统(tǒng)一的严格的有关通用航空的定义。通用航空是民用航空的(de)重要组成部分,通(tōng)用航空的发(fā)展水平是一(yī)个(gè)国家科学技术(shù)发展水平、经济(jì)发展水平和(hé)人民生活(huó)水平高低的重要(yào)标志,在社(shè)会和经济发展中有(yǒu)着重(chóng)要地(dì)位。
通用飞(fēi)机可以通俗地(dì)理解为用于通用航(háng)空飞行的飞机,由于通用飞机(jī)的用途广泛,飞机的结构(gòu)特点各(gè)有不(bú)同,大致可划分为运动飞机、公务(wù)机、农林飞机、多用途飞机(jī)等。
随着先(xiān)进复(fù)合材(cái)料(liào)及其加工技术的(de)快速发(fā)展,在通用飞机制造领域,新型飞机开(kāi)始越来越多地使用先进复(fù)合材料,本文(wén)将介绍(shào)几种类型(xíng)的通用飞机,并(bìng)对一些(xiē)通用飞机的复合材料(liào)使用情况进行介绍。
典型(xíng)通用(yòng)飞机及其复合材料的使用
1、小型飞机
小型飞机一般2~6座,大部分都只装(zhuāng)一(yī)台活塞发动机,主要用(yòng)于(yú)飞行员培训(xùn)、航空运动、空中游览、教育培训、文化体育、航空广(guǎng)告灯等。“小鹰”500飞机(jī)是具有我国自(zì)主知识产权的轻型(xíng)多(duō)用(yòng)途飞机(jī),是一种(zhǒng)按单驾驶体制、双操纵进(jìn)行设计的前后两排并列式4~5座飞(fēi)机,这款飞(fēi)机的发动机(jī)罩、尾(wěi)锥和座舱部(bù)分侧蒙皮采用了玻璃(lí)纤(xiān)维复(fù)合(hé)材料。美国西锐设(shè)计公(gōng)司(Cirrus Design Co)以(yǐ)生产复合材料(liào)见长,其(qí)生产的SR20/SR22采用活塞发动(dòng)机的四座复合材(cái)料轻型飞机悬臂式下单翼,翼尖上翻,为复合材料结构,机(jī)翼悬挂复合材料(liào)悬臂式缓冲主支(zhī)柱,外带(dài)整(zhěng)流罩(zhào)。G120A是德国Grob宇航(háng)公(gōng)司(sī)的(de)双座特(tè)技飞行飞机,机身整体是由碳纤维增强复合材(cái)料制成。
2、多用(yòng)途(tú)飞机
多(duō)用途(tú)飞机是指可用于客(kè)货运输(shū)及其他社会服务的(de)6~10座左右的通用(yòng)飞机(jī)。1974年批(pī)量生产的(de)P-68,其机体大部(bù)分为金属结构,仅在机翼机身连接处整流包皮采(cǎi)用了(le)玻璃纤(xiān)维增强复合材(cái)料。随着材料技术的发展,更多的(de)新材料和新技术被(bèi)应用,1991年(nián)首飞的PC-12来自瑞士派士飞机公(gōng)司,其T形(xíng)尾翼采用了玻璃(lí)纤维增强(qiáng)复合材料,而尾翼的背鳍和腹鳍则采用凯夫拉纤维增强蜂窝板夹层复合材料。“探险家(jiā)”飞机(jī)更是采用先进计算机辅助模型设计和制造(zào)技术,可迅(xùn)速转入批量生(shēng)产(chǎn),其机身为半硬壳式结(jié)构,由碳(tàn)纤维(wéi)复(fù)合材料制成的外壳(ké)和金属骨架构成(chéng)。德国格罗布宇航(háng)公司(sī)制造的(de)“SPn Utility Jet”,载客9人(rén),空载重(chóng)量在(zài)3630kg 以下(xià),航程在3400km,满载情况下起飞跑道要求(qiú)仅为915m,机(jī)身由法国播舍(shě)公(gōng)司提供的机制织(zhī)物(铺层角为0~90°、±45°)和单向纤(xiān)维布制成(chéng),基体为环氧树脂(zhī)。
3、公务机
越来越多(duō)的复合材料被(bèi)用在(zài)了繁忙的公(gōng)务机上,各国的(de)飞机(jī)制造商则纷(fēn)纷研(yán)制新型的全复合材(cái)料公务机(jī)抢占未(wèi)来市场。
美(měi)国豪客比(bǐ)奇公司的“首相(xiàng)Ⅰ”,由于机身为碳(tàn)纤维(wéi)蜂窝复合(hé)材料结构,除去所有的整体机身框架,蒙皮仅厚20mm,相对于常规制造客舱(cāng)容积(jī)增加13%。
亚当(dāng)公司的超(chāo)轻型喷气机A700和装(zhuāng)备了活(huó)塞(sāi)发动机的A500,飞机(jī)大部分是由碳纤维增强Nomax 蜂窝夹心复合材(cái)料制成,部分地方(fāng)使(shǐ)用了玻璃纤维(wéi)增强。以(yǐ)A700为例,其载客(kè)数为(wéi) 6~7人,用AGATE认(rèn)证的预浸(jìn)料进行拼接(预浸料来(lái)自东丽公司),并(bìng)相应开发了可以对(duì)复合材料进行二次加工的(de)铣床(chuáng)。复合材料层合板(bǎn)是碳(tàn)纤维或玻(bō)璃纤维织物(wù)增(zēng)强Nomax夹心材料,真空袋成型,从机(jī)头到机尾的舱壁、翼梁底座、窗户框和(hé)门框都是共固(gù)化成型的。翼梁则由单(dān)向碳纤维增强(qiáng)复合材(cái)料制造而(ér)成,而翼梁抗剪腹板则(zé)是有多向的碳纤维织物增强复合材料(liào)制成。为了消(xiāo)除(chú)闪电击(jī)中的电(diàn)弧作用,燃料箱是(shì)由玻璃纤维增强复合(hé)材料(liào)制成,碳纤维翼梁与蒙皮之间也用(yòng)了一层(céng)玻(bō)璃纤维隔开, 售价在100万~250万(wàn)美(měi)元(yuán)。
4、农(nóng)林(lín)飞机
农林飞机多由轻型(xíng)飞机改装(zhuāng)而来,大多采用冷活塞发(fā)动机,要求能在(zài)土跑道起飞,超低空(kōng)机动飞行,成本低等,因此(cǐ)在农林飞机出现伊始,很多二战(zhàn)后退役的飞(fēi)机被(bèi)改装成农林飞机。
农林飞机(jī)速度(dù)低,高度(dù)也(yě)低,并(bìng)且要(yào)求控制成本,因(yīn)此一般不采用复合材料(liào)或者仅采用玻璃纤维(wéi)增强复合材料以减(jiǎn)轻重量(liàng),例如波(bō)兰飞机(jī)和发动机工业集团华沙工厂研制(zhì)的PZL-106“渡鸦(yā)”采用了玻璃钢翼尖,机翼前缘(yuán)缝翼(yì)采(cǎi)用(yòng)了泡沫芯材的(de)玻璃(lí)钢夹(jiá)层结构(gòu)。农林飞机一般都携带有药箱,药箱则多为(wéi)玻璃(lí)钢结构,并(bìng)在机身骨架涂(tú)有聚氨酯以防止腐蚀和防尘。
5、水上飞机(jī)
水上飞机是能在水面上起飞、降落和停泊的飞机(jī),其中有些也能在陆上机场(chǎng)起降。水上飞机用途广(guǎng)泛(fàn),在(zài)民用方面可(kě)用(yòng)于运输、森林消防、航空旅游、飞播造林、医疗救护等,比较有名(míng)的有中国的水轰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(míng)劲鹰(yīng)S1型汽油航(háng)测航拍水上无人(rén)机,值(zhí)得(dé)一提的是多(duō)尼(ní)尔海星马来(lái)西亚公司的(de)“海星”CD2,其复合材(cái)料用量很大,机翼为悬臂式(shì)下单翼,高升力机翼外侧(cè)前缘下垂,采(cǎi)用玻璃纤维增强(qiáng)复(fù)合材料和泡沫夹心材料,具有碳纤(xiān)维(wéi)增强(qiáng)复合材料制成(chéng)的前、后梁,尾翼由玻(bō)璃钢制成(chéng),常规尾翼,装电(diàn)驱动可变安装(zhuāng)角平(píng)尾。
6、旋翼机
旋翼机是指利用动力驱动的旋转旋翼提供(gòng)升力、推进(jìn)力和操(cāo)作力的飞(fēi)行器(qì),目前(qián)通用航空中使用的旋翼机主要是直升机。
旋翼机的使用已经(jīng)相(xiàng)当普遍,主(zhǔ)要应用(yòng)领域有:旅客运(yùn)输、海上油井服务、渔(yú)业作(zuò)业(yè)、紧急(jí)救(jiù)援、环境监测、城(chéng)市(shì)治安管理(lǐ)、医(yī)疗(liáo)救护(hù)等等。现在新(xīn)型的(de)直升机几乎都采用了复合材料旋翼,机身也多在(zài)采用复合材料(liào)代替部分金属材料,比如昆明(míng)劲鹰1000型八轴航(háng)拍航测无(wú)人机(jī)具有强化刚性的(de)机架结构机臂采用内嵌硅胶线注塑工艺,具(jù)有更好(hǎo)的结构刚性及(jí)工作稳定(dìng)性(xìng),整个(gè)系统高度集成化的设计,使安装调试工(gōng)作变得(dé)更加简单快捷,中心架具有(yǒu)更大的可用空间,方便安装及内(nèi)置各类航拍辅助(zhù)设备(bèi),使您的航拍系(xì)统拥有更强(qiáng)的美感。还有西科斯基飞机公司的S-92,4片桨叶全(quán)复合材料(liào)旋翼,桨尖后掠,其机身主要由铝和复合材料制(zhì)成,复合材(cái)料约占40%。欧洲直升机公(gōng)司的(de)EC135,4片桨叶安装在可控复合材料(liào)柔性臂上,机身壳、框、舱门、水(shuǐ)平安(ān)定面及端板(bǎn)均采用复(fù)合材料(liào)结构,复合材料大部分是(shì)芳纶或碳纤(xiān)维蜂窝结构(gòu)。德事(shì)龙集团贝尔(ěr)加(jiā)拿大(dà)直(zhí)升机公司在贝(bèi)尔230基础上研制的贝(bèi)尔430采用全复合材料4 桨(jiǎng)无(wú)铰无轴承(chéng)旋翼(yì)系统,旋翼桨叶由不锈钢大梁、前(qián)缘(yuán)包条和玻璃(lí)纤维增强复合(hé)材料蒙皮组(zǔ)成,在大梁和后缘(yuán)之间填充Nomax 蜂(fēng)窝。在(zài)汶川大(dà)地震堰塞湖抢(qiǎng)险中立下大(dà)功的(de)俄(é)米26直升机,其尾(wěi)桨由5 片(piàn)玻璃钢制桨叶组成。欧洲直(zhí)升机工业公司的EH101使用(yòng)了PMI聚甲基丙烯酰亚(yà)胺(àn)硬质泡沫填充的直升机旋翼叶片,EH101还是新美国总统专机“海军一号”的备选(xuǎn)机型,该(gāi)公(gōng)司的EC135和NH90也是用(yòng)了此项技术。另外,NH90的(de)扭力臂(bì)和纵向推力杆的中心凸耳RTM工艺成型,使(shǐ)用了来自德国(guó)Heek-Nienborg的机(jī)织织物预成型体。纤维使用东丽公(gōng)司(sī)的T300-12K碳纤(xiān)维。

(昆明(míng)劲鹰jy1000型八轴航拍航测无人机)
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