漢莎科技：靈活的CFRP結(jié)構(gòu)設(shè)計 服務(wù)私人定制飛機

德國漢莎航空旗下的漢莎科技（Lufthansa Technik）是世界領(lǐng)先的商用飛機維修、航空發(fā)動機及零部件維修專業(yè)公司。漢莎科技日前宣布，與Darmstadt理工大學(xué)合作的“纖維之力（Fiber Force）”研究項目已初現(xiàn)成果。



　　在客機結(jié)構(gòu)中采用碳纖維復(fù)合材料，不僅可以減輕機身重量，其本身亦發(fā)揮了重要的承力作用。波音新款787夢想客機和空客A350的機體結(jié)構(gòu)用的幾乎全是碳纖維。在一些關(guān)鍵承力部位，像龍骨梁（keel beam）、后部隔框（rear bulkhead）、中央翼盒（center wing box），碳纖維也在發(fā)揮著愈加重要的作用。

　　而對于一些私人定制飛機的客戶（VIP customer）來說，機體結(jié)構(gòu)需要作出適當(dāng)?shù)淖儎?，以便在特定的位置安裝特定的附加部件，來滿足個性化的服務(wù)要求。同時，增加的載荷又必須得到有效的疏散。這對飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較高的要求。”纖維之力“研究小組因此而誕生。

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　　他們的首要研究目的是，將額外的載荷有效的導(dǎo)入碳纖維復(fù)合材料機體結(jié)構(gòu)中去。

　　研究人員面對的第一個課題是準(zhǔn)確測量厚10毫米、長度在0.5-3米不等的機身地板的最大載荷是多少。為此，需要對碳纖維本身、對承重結(jié)構(gòu)（frame）、對長桁（longitudinal stringers）和他們之間的接合點（attachment point）做更細致的研究。為確保解決方案長期有效，研究人員在測試工廠模擬了飛機運行的真實環(huán)境。進一步的材料性能測試還將查明碳纖維一些尚未為人所知的性能。



　　為了在機艙中添設(shè)附加部件，需要在地板上安裝接著點（hard points）。這些和嵌入部件（inserts）類似的接著點采用膠粘的方式固定在機艙地板上，每個有手掌那么大小。采用這樣的方式，不論是添設(shè)一組櫥柜、桌椅或是隔板，都可以靈活地選擇位置。而每一個固定在地板上的接著點（attachment point）均可承受約3000牛頓的力。在一位私人客戶定制的VIP波音747-8客機上，總共安裝了不少于40個這樣的接著點（hard points/attachment points）。

　　可是一旦私人定制的飛機被改造成更多的小隔間，當(dāng)機艙中壓力突然降低時，這種分割設(shè)計會放大壓力突降的影響，在機艙中形成極低的壓力，給艙壁、地板和家具帶來損傷。為了彌補這部份損失的氣壓，研究人員在機艙地板上設(shè)計了更大的通氣閥（cutout或者breather vents）。在不同飛行環(huán)境的模擬中，研究人員可以了解飛機何處的內(nèi)外艙壓平衡，而何處的機構(gòu)需要加強。

　　以上就機艙地板進行的實驗所得成果可以依樣應(yīng)用到機艙橫側(cè)（side ）和艙頂（upper）中去，由三者共同實現(xiàn)額外應(yīng)力的疏導(dǎo)。基于上述實踐，研究人員進一步設(shè)計了機身的整體結(jié)構(gòu)。這是一次突破性的嘗試，因為沒有任何設(shè)計數(shù)據(jù)可以參考。目前，設(shè)計工作人在進行中。

　　如上所述，該項目的研究成果已經(jīng)應(yīng)用到了一架私人定制的飛機上。研究團隊還將就地板接著點（floor attachment points）做其他領(lǐng)域的拓展研究。其為機艙內(nèi)飾和個性化設(shè)計帶來的可能性，將使得漢莎科技得以在不久的將來為VIP客戶提供私人定制飛機的可靠解決方案。

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中國國際復(fù)材展組委會編譯