|
摘 要 美国Hexcel（赫氏）公司成立于1948年，主要业务包括碳纤维、复合材料和结构部件，现有全职员工7000余人，在全球各地拥有24个生产基地，而目前Hexcel也是美国最大的碳纤维生产商。本文主要介绍了Hexcel公司复合材料产品在航空领域应用。 《Hexcel公司：太空及国防领域应用概述》 《Hexcel公司：发展历程及碳纤维产品应用》 《Hexcel公司：最新款HM54型碳纤维》 《Hexcel公司：航空材料体系及应用实例》 《Hexcel公司：增强织物类型及应用领域》 《Hexcel公司：民用航空应用实例》 《Hexcel公司碳纤维在航空航天领域应用》 《Hexcel公司碳纤维预浸料通过船舶认证》 《Hexcel公司推出低温快速固化胶粘膜》 《Hexcel公司耐烧蚀PAN基碳纤维》 1 Hexcel产品在航空领域应用概述 自1946年以来，Hexcel先进复合材料公司一直在保持其强度的同时，通过减轻航空结构的重量来推动未来的飞行。起初，飞机主要是由金属合金制成的，这种合金非常重、噪音大、腐蚀性强，需要大量的维护，因此比现代的飞行解决方案效率要低。 航空工业一直在设计中通过采用复合材料来实现与金属合金同等强度的轻量化解决方案，同时复合材料还具有许多其他的优点，如耐腐蚀性、所需维护量更低、优异的声音衰减（降噪）、更大的设计自由度和更长的使用寿命。 自1987年以来，复合材料在航空航天工业中的使用量每五年翻一番，截止目前许多新款飞机如A350XWB和波音777X都是用超过50%的复合材料制造的。Hexcel复合材料可用于商用飞机的发动机和机舱、机翼和尾翼组件、机身、窗框、门、地板、镶板等。 2008年，Hexcel获得了一份合同，为所有的A350 XWB复合材料初级结构提供碳纤维预浸料，这是该公司历史上最大的合同。Hexcel在高强中模碳纤维方面的经验用于设计符合空客要求的HexTow®IMA。HexPly®M21E预浸料树脂基体由Hexcel专家开发，以确保固化预浸料层压板中碳纤维的高性能得到充分优化。 使用HexPly®M21E/IMA打造的A350 XWB复合材料结构包括整个机身面板、龙骨梁、整个机翼（盖、翼梁和中心翼箱）和尾翼；而A350XWB下翼盖是有史以来最大的单体民用航空部件，长32米，宽6米，同样是由Hexcel公司的碳纤维加工而成。 Hexcel公司碳纤维复合材料也广泛用于波音787梦幻客机，从而为其提供卓越的强度、刚度和轻量化。787梦幻客机是第一架采用先进复合材料设计机翼、机身和尾翼主要结构的商用客机。Hexcel的碳纤维、结构预浸料、增强织物、蜂窝芯和工程部件广泛应用与波音787的许多结构件中，特别是在飞机的发动机和机舱、内饰和二级结构中。 2 Hexcel产品飞机短舱结构中的应用 在商业飞机中，机舱制造商率先采用了大量的复合材料。20世纪70年代，设计师已经转向复合材料，来减轻新一代大功率涡轮风扇所需的大型机舱所需的重量。如今的短舱主要由多种复合材料而非金属制成，不仅可以减轻重量，还可以提供卓越的声音保护和较低的维护成本。 由碳纤维和玻璃纤维、芳纶和高温树脂制成的复合材料彻底改变了现代机舱的建造方式。碳纤维/环氧树脂预浸料通常占整个机舱结构（包括进气罩、风扇罩和反推装置）体积的一半。一些高性能增韧环氧预浸料，如Hexcel公司HexPly®8552和HexPly®M91环氧树脂基体，可用于高强度、刚度和耐冲击性等需求的结构应用。 3 Hexcel产品发动机/引擎中的应用 近年来商业飞机最大的进步是碳纤维风扇叶片在涡扇发动机上的成功应用。长期以来，行业标准一直采用了钛风机叶片，这种叶片坚固耐用，而且大部分是耐腐蚀的。但是钛风机叶片需要复杂的叠层和熔合制造方案，而这些叶片最大的缺点是它们的重量和维修难度。碳纤维叶片提供了一个更轻的解决方案，不但可以节省燃料，并大大减少维护需要，同时高韧性树脂系统满足冲击要求。 上世纪90年代，为波音777客机提供动力的GE90是首款成功采用碳纤维/环氧树脂复合材料风扇叶片的商用涡扇发动机。通过使用碳纤维叶片，通用电气能够将叶片数量从36个减少到22个，从而显著降低了发动机的整体重量。在接下来的15年里，这些复合材料叶片的抗冲击性得到了证明，它们经受了超过180次的鸟击，只有一个叶片无法使用。Hexcel的高级增韧HexPly®8551-7环氧树脂基体是GE90计划的唯一合格材料系统。 LEAP-1发动机由CFM国际公司开发，是第一批使用复合材料风扇的单通道飞机发动机之一。这台发动机上的风扇叶片是由三维编织Hexcel的HexTow®碳纤维，然后注入树脂传递模塑（RTM）树脂制成的。这种新的3D编织RTM技术不仅减轻了风扇模块的重量（每台发动机约500磅），而且使叶片的几何形状具有挑战性。这些风机叶片具有很强的抗冲击性，非常耐用，因此它们不会有寿命限制，而且是免维护的。 2013年6月，Hexcel和赛峰签署了一份长期合同，为LEAP-1发动机项目提供复合材料。合同包括用于制造所有LEAP-1发动机风扇叶片和外壳的Hexcel HexTow®IM7碳纤维，而这些LEAP-1发动机主要用于空客A320neo、波音737MAX和中国商飞919。发动机内的其他部件，如风扇罩、外部导叶、平台和整流罩，也正在转变为复合材料。 |
|
|
