隨著復(fù)合材料在飛機(jī)設(shè)計(jì)工程中用量的逐漸增大,復(fù)合材料部件的防冰問(wèn)題受到關(guān)注。采用內(nèi)嵌電加熱元件的復(fù)合材料電熱防冰結(jié)構(gòu)是解決復(fù)合材料防冰的有效手段。防冰系統(tǒng)工作時(shí),電加熱元件發(fā)熱會(huì)在復(fù)合材料中產(chǎn)生較大的溫度梯度,從而對(duì)各層材料的熱/力學(xué)特性產(chǎn)生影響。本文采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)復(fù)合材料防冰功能單元的熱/力學(xué)特性展開初步探究,主要內(nèi)容包括:（1）簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外飛機(jī)防冰技術(shù)和復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)熱/力學(xué)特性的研究現(xiàn)狀,指出本文工作開展的必要性;（2）選取ARJ-21飛機(jī)前緣縫翼上一段作為功能單元計(jì)算模型,運(yùn)用防冰熱載荷計(jì)算方法對(duì)其電加熱熱流密度展開了設(shè)計(jì),為電熱層加熱元件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù);（3）基于數(shù)值模擬方法,對(duì)內(nèi)嵌電加熱元件的復(fù)合材料電熱防冰結(jié)構(gòu)展開了設(shè)計(jì),使其滿足飛機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。構(gòu)建了復(fù)合材料電加熱平板結(jié)構(gòu),就電熱層金屬薄膜排布方式對(duì)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力分布的影響進(jìn)行了探究。結(jié)果表明:金屬薄膜間隙增大,防冰表面間隙對(duì)應(yīng)區(qū)域溫度降低,電熱層間隙附近應(yīng)力較遠(yuǎn)離間隙處低�；诠δ軉卧娂訜釤崃髅芏仍O(shè)計(jì)結(jié)果,對(duì)復(fù)合材料防冰功能單元的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力分布完成了數(shù)值模擬。結(jié)果表明:采用本... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

B787飛機(jī)材料用量分布

飛機(jī)結(jié)冰不但導(dǎo)致機(jī)身重量增加，不規(guī)則的冰層還會(huì)破壞整機(jī)氣動(dòng)外形，造成穩(wěn)定性、操縱性等飛行品質(zhì)的惡化，嚴(yán)重時(shí)將引發(fā)空難[1]。1994 年，美國(guó)的一架 ATR-72 商用飛機(jī)在飛抵芝加哥的航線上，因機(jī)翼結(jié)冰發(fā)生失事墜毀；2002 年，中國(guó)臺(tái)灣一架貨運(yùn)飛機(jī)因機(jī)翼表面形成冰脊，失事墜于海上；2009 年，法國(guó)航空 AF447 號(hào)班機(jī)因速度傳感器結(jié)冰，飛行員獲知飛機(jī)真實(shí)速度失敗后發(fā)生了錯(cuò)誤操作，造成機(jī)上 228 人全部喪生······眾多飛行事故表明，對(duì)飛機(jī)關(guān)鍵部件表面進(jìn)行結(jié)冰防護(hù)不容小覷�，F(xiàn)役飛機(jī)上需要進(jìn)行防/除冰的典型位置有：機(jī)翼、尾翼、螺旋槳、直升機(jī)旋翼、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口、風(fēng)擋玻璃等。作為機(jī)上的重要系統(tǒng)之一，根據(jù)所用能量方式的不同，飛機(jī)防冰系統(tǒng)可分為：機(jī)械除冰系統(tǒng)、液體防冰系統(tǒng)、熱氣防冰系統(tǒng)和電熱防/除冰系統(tǒng)。目前，后兩者在現(xiàn)役飛機(jī)上被廣泛采用[2]。近年來(lái)，隨著復(fù)合材料在飛機(jī)設(shè)計(jì)工程中用量的逐漸增大，復(fù)合材料部件的防冰問(wèn)題日益成為防冰領(lǐng)域研究的重要分支。復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)各異的材料經(jīng)過(guò)化學(xué)或物理手段處理形成的具有新性能的材料[3]。它既保留有原材料的主要特點(diǎn)，又在強(qiáng)度、剛度、耐蝕、壽命等方面獲得了經(jīng)改善的性能。將復(fù)合材料應(yīng)用于傳統(tǒng)的飛機(jī)研制過(guò)程，對(duì)改善整機(jī)性能大有裨益。目前，復(fù)合材料在許多大型飛機(jī)上的應(yīng)用已初具規(guī)模[4]，波音 B787、空客 A350 機(jī)型對(duì)復(fù)合材料的使用量分別高達(dá) 50%和 52%。

復(fù)合材料防冰功能單元系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)冰防護(hù)。復(fù)合材料電熱防冰技術(shù)的發(fā)展適/全電模式發(fā)展的趨勢(shì)。復(fù)合材料電熱防冰結(jié)構(gòu)的基本形式是將電加熱元合材料作為結(jié)構(gòu)層，以使其工作時(shí)能承受更大的應(yīng)力對(duì)蒙皮表面防護(hù)區(qū)域進(jìn)行加熱，防止水滴凍結(jié)。圖 1熱防冰結(jié)構(gòu)剖面圖。


本文編號(hào)：3458780