一般认为,通用航空是(shì)指干(gàn)线和支线定期(qī)航班客货运输(shū)以及(jí)出(chū)租飞机公司经营(yíng)的空运业务以外的所有(yǒu)民用(yòng)航空活动。目前,各国对通用航空的定义说法(fǎ)不(bú)一,实际上还没有一个(gè)统一的严格的有关通用航空的定义。通(tōng)用(yòng)航空是民用航空的重要(yào)组成部分,通(tōng)用航(háng)空的发展水平是一(yī)个国家科学技术发(fā)展水平、经济发展水平和人民(mín)生活水平高低的(de)重要(yào)标志,在社会和经济发展中(zhōng)有着重(chóng)要地位。
通用飞机(jī)可(kě)以通俗地理解为用于通用航空飞行的飞机,由于通用飞机的用途广泛,飞机(jī)的结构特点各有不同(tóng),大(dà)致(zhì)可划(huá)分(fèn)为运动飞机、公务机、农林飞(fēi)机、多用途(tú)飞机(jī)等(děng)。
随着先(xiān)进复(fù)合材料(liào)及(jí)其加工(gōng)技(jì)术的快速发展,在通用(yòng)飞机制(zhì)造领(lǐng)域,新(xīn)型飞机开(kāi)始越来越多地使用先进复合材料,本文将介绍几种类型的(de)通(tōng)用飞(fēi)机,并对(duì)一些通用(yòng)飞机的复(fù)合材料使用情况进行介(jiè)绍。
典型通用飞机及其复合(hé)材(cái)料的使用
1、小型飞机
小型飞(fēi)机一般2~6座,大(dà)部分都只(zhī)装(zhuāng)一台(tái)活塞发动机,主要(yào)用于(yú)飞行员培训、航空运动、空中(zhōng)游览(lǎn)、教育培训、文化体育、航空广告灯等。“小鹰(yīng)”500飞机是具有我国自主(zhǔ)知(zhī)识产权(quán)的轻(qīng)型多用途飞机,是一(yī)种按单驾驶(shǐ)体制、双操纵进行设计(jì)的前后两排(pái)并列式4~5座飞机,这(zhè)款飞机的发动机罩、尾锥和座舱部分侧蒙皮(pí)采(cǎi)用了玻(bō)璃纤维复合材料。美国西锐(ruì)设(shè)计公司(Cirrus Design Co)以(yǐ)生产复合材料见长,其生(shēng)产的SR20/SR22采用活塞发动机的四座复(fù)合材料轻型飞机悬臂式下单翼,翼尖上翻,为复合材(cái)料结构(gòu),机(jī)翼悬挂复合材料悬臂式(shì)缓冲主支柱,外(wài)带整流罩。G120A是德国(guó)Grob宇航(háng)公司的双座特技(jì)飞行飞机(jī),机身整体是(shì)由(yóu)碳纤维(wéi)增(zēng)强复合材料制成。
2、多用途飞机
多用途飞机是指可用于(yú)客货运输及其他社(shè)会服务的(de)6~10座(zuò)左右的通用飞机。1974年(nián)批量(liàng)生产的(de)P-68,其机(jī)体(tǐ)大部分为金(jīn)属结构(gòu),仅在机翼机身(shēn)连(lián)接处整流包皮采(cǎi)用了(le)玻璃纤维(wéi)增强(qiáng)复合(hé)材料。随着材(cái)料技(jì)术(shù)的发展,更多的新材料(liào)和新技术被应用,1991年首飞的(de)PC-12来自瑞士派士(shì)飞机公司,其(qí)T形尾翼(yì)采用了玻璃纤维增强复合材料(liào),而尾翼的(de)背鳍和腹鳍则采用凯夫拉纤(xiān)维增强蜂窝板(bǎn)夹层复(fù)合(hé)材料。“探险家”飞机更是采用先进计算(suàn)机辅助模型设计和(hé)制造技术,可迅速转入批(pī)量生产,其机(jī)身为(wéi)半硬壳(ké)式结构,由碳纤(xiān)维复合(hé)材料制成的(de)外壳和金属骨架构成。德国(guó)格罗布宇航公司制造的(de)“SPn Utility Jet”,载客9人,空(kōng)载重量在3630kg 以下,航程在3400km,满载情况下起飞跑道要求仅为915m,机身由(yóu)法国(guó)播舍(shě)公司(sī)提(tí)供的机制(zhì)织物(铺层角(jiǎo)为0~90°、±45°)和单(dān)向纤(xiān)维(wéi)布制成,基体为(wéi)环氧(yǎng)树脂(zhī)。
3、公务机
越来(lái)越多的复合材(cái)料被用(yòng)在了繁(fán)忙的公务(wù)机上,各国的飞机制造商则纷(fēn)纷(fēn)研制新型的全复合材料公务(wù)机抢(qiǎng)占未来市场。
美国(guó)豪客比奇公司的(de)“首相Ⅰ”,由于机身(shēn)为(wéi)碳纤(xiān)维蜂(fēng)窝复合(hé)材料(liào)结(jié)构,除去所有的整(zhěng)体(tǐ)机(jī)身框架,蒙(méng)皮仅厚20mm,相对于常规制造客舱容积(jī)增加13%。
亚当公司的超轻型喷(pēn)气机A700和装备了活塞发动机的(de)A500,飞机大部分是由碳(tàn)纤维增(zēng)强Nomax 蜂窝夹心复合材料制成,部分地方使用(yòng)了玻璃纤维增强。以(yǐ)A700为例,其载客数为 6~7人,用AGATE认证的预浸料(liào)进行拼(pīn)接(jiē)(预浸料来自东(dōng)丽公司),并(bìng)相应开发(fā)了可以对复合材料进行二次(cì)加工(gōng)的铣床。复合材料层合板是碳纤(xiān)维或玻璃纤维织物增强(qiáng)Nomax夹心材料,真空袋成型,从机头到机尾的舱壁、翼梁底座、窗户框和门(mén)框都是共固(gù)化成型的。翼梁则由单向碳纤维增强复合材料制造(zào)而成,而翼梁抗剪腹板则(zé)是(shì)有多向的(de)碳(tàn)纤维织物(wù)增强复合材料制成。为了(le)消除闪电击中(zhōng)的(de)电弧(hú)作用,燃料箱是由玻璃纤(xiān)维增强复合(hé)材料制成,碳纤维翼梁与蒙皮(pí)之间也(yě)用了一层玻璃纤维隔(gé)开, 售价在(zài)100万~250万美元(yuán)。
4、农林飞(fēi)机
农林飞机多由(yóu)轻型(xíng)飞机改装而来,大多采用冷活塞发(fā)动机,要求能在土跑道起飞,超低空机动飞(fēi)行(háng),成本低等,因此在农林飞机出现伊始,很多二(èr)战后退役的飞机被改(gǎi)装成(chéng)农林(lín)飞机。
农林(lín)飞机速度低,高度也(yě)低,并(bìng)且要求控制成本,因此(cǐ)一般不采用复合材料或者仅采用玻璃纤维增强复(fù)合材料以减轻重量,例如波兰飞机和(hé)发动机工业集(jí)团(tuán)华沙工厂研制的PZL-106“渡(dù)鸦”采用了玻璃(lí)钢(gāng)翼尖,机翼前缘缝翼采用(yòng)了(le)泡沫(mò)芯材的玻(bō)璃钢夹(jiá)层(céng)结构。农(nóng)林飞(fēi)机一般都携带有药箱,药(yào)箱则多为玻璃钢结(jié)构,并在机身骨(gǔ)架涂有聚氨酯以防止腐蚀和防尘。
5、水上(shàng)飞机
水上飞(fēi)机是能(néng)在水面上起(qǐ)飞、降落和停泊的飞机(jī),其中有些(xiē)也(yě)能在陆(lù)上机(jī)场(chǎng)起(qǐ)降。水上飞机用(yòng)途广(guǎng)泛,在民用方面(miàn)可用于(yú)运输、森林消防、航空旅游、飞播(bō)造林、医疗救护等,比较有(yǒu)名的(de)有中国的水轰5、日本的US-1、美国(guó)的(de)PBY-5、加拿大的CL-415、俄罗斯的(de)Be-103、昆(kūn)明劲鹰S1型汽油(yóu)航测航(háng)拍水上无人机,值得(dé)一提的是多尼(ní)尔(ěr)海星马来西亚公司的“海星”CD2,其(qí)复合材料用(yòng)量很大,机翼为悬臂式下单翼,高升(shēng)力机翼外侧(cè)前缘下垂,采用玻(bō)璃纤维增强复(fù)合材料和泡沫夹心材(cái)料(liào),具有(yǒu)碳纤维增强复合材料制成的前、后梁,尾(wěi)翼由玻璃钢(gāng)制成(chéng),常规尾翼,装电驱动可(kě)变安(ān)装角平尾。
6、旋翼(yì)机
旋翼机(jī)是指利用动力驱(qū)动的旋转旋翼提供升(shēng)力、推进力和(hé)操作力的飞行器,目(mù)前通用(yòng)航空中(zhōng)使用的旋翼机主要是直升机。
旋翼机的使用已经(jīng)相当普遍,主要应用领域(yù)有:旅客运输、海上油井服务、渔业作业、紧急(jí)救援、环(huán)境监测、城市治安管理、医疗(liáo)救(jiù)护等等。现(xiàn)在新型的(de)直升机几乎都(dōu)采用(yòng)了复合材料旋翼(yì),机身(shēn)也多在(zài)采用复合材料代替部分金属材料(liào),比如昆明劲鹰(yīng)1000型八轴航拍航测无人机具有(yǒu)强(qiáng)化刚性的机架结构机臂采用内嵌(qiàn)硅胶(jiāo)线注(zhù)塑工艺(yì),具有(yǒu)更(gèng)好(hǎo)的结构(gòu)刚性(xìng)及工(gōng)作稳(wěn)定性,整(zhěng)个系统(tǒng)高(gāo)度集成化的设计,使安装调试工作变得(dé)更加简单快捷,中心(xīn)架具有更大的可(kě)用空间,方便安装及内置各类航拍辅(fǔ)助设(shè)备,使您的(de)航(háng)拍系统(tǒng)拥有更强的美感。还有西科(kē)斯基飞(fēi)机公(gōng)司的(de)S-92,4片桨叶全复合材(cái)料旋翼,桨尖后掠,其机(jī)身主要(yào)由铝和(hé)复合材料制成,复合材料约占(zhàn)40%。欧洲(zhōu)直(zhí)升机公司的EC135,4片(piàn)桨叶安装在可控复合材(cái)料柔(róu)性臂(bì)上,机身壳、框、舱门、水平安定面及端板均(jun1)采用复合材料(liào)结构(gòu),复合材料大部分是芳纶或(huò)碳(tàn)纤维(wéi)蜂(fēng)窝结构。德事龙集团贝尔加拿(ná)大直升机公司在贝尔(ěr)230基础上研制的贝(bèi)尔430采用全复合材料(liào)4 桨无铰(jiǎo)无轴(zhóu)承旋翼(yì)系统,旋翼桨叶由不锈钢大梁、前缘(yuán)包(bāo)条(tiáo)和(hé)玻(bō)璃纤维增强复(fù)合材料蒙皮组成,在大梁和后缘之间(jiān)填充Nomax 蜂窝。在汶川大地震(zhèn)堰塞湖抢险中(zhōng)立下(xià)大功的俄米(mǐ)26直升机(jī),其尾(wěi)桨由5 片玻璃钢(gāng)制桨叶组成。欧洲直(zhí)升机(jī)工业公司的EH101使用了PMI聚甲基丙烯酰(xiān)亚胺硬质(zhì)泡(pào)沫填(tián)充(chōng)的(de)直升(shēng)机旋翼叶片,EH101还是新美国(guó)总统专机“海军一号”的备选机型,该公司的(de)EC135和NH90也是(shì)用了此(cǐ)项技术。另(lìng)外,NH90的扭力臂和纵向推力杆的中心(xīn)凸(tū)耳RTM工艺(yì)成型,使用了(le)来自德国Heek-Nienborg的机(jī)织织物(wù)预成型体(tǐ)。纤(xiān)维(wéi)使用东丽公司的T300-12K碳纤维。

(昆明劲鹰jy1000型八轴航拍航测无人机)
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