美国赫氏碳纤维在航空航天领域应用

美国赫氏公司(Hexcel)于1946年成立,总部位于康涅狄格州斯坦福德,主要制造复合材料和结构部件,公司第一个产品是为军用轰炸机提供蜂窝结构件。

赫氏号称是美国最大的碳纤维生产商,目前赫氏碳纤维主要分为三个系列,高强型,高模量型,中模高强型。高强型系列有AS4、AS7。IM为中模高强型碳纤维,IM2、IM6、IM7、IM8、IM9;高模量碳纤维HM63。

美国赫氏碳纤维产品型号及主要性能参数

1 赫氏碳纤维在民用航空应用

目前美国波音787和欧洲空客350 XWB机身采用碳纤维复合材料已经超过50%,而美国赫氏是波音和空客主要材料供应商,并获得空中客车公司的合同,为A350 XWB计划提供Hexcel碳纤维的初级结构预浸料。

目前赫氏公司碳纤维及预浸料可以用于航空飞机的主结构、次级结构以及飞机内饰结构,而且赫氏碳纤维在新一代航空发动机领域应用始终居于全球领先地位。

美国赫氏碳纤维在民用客机上应用

目前碳纤维增强环氧树脂预浸料在飞机发动机上已经获得广泛应用,航空发动机设计人员的下一步希望将复合材料技术应用于发动机本身内更复杂的结构。

赫氏公司采用Acousti-Cap®蜂窝式结构具有更低噪音,而赫氏碳纤维预浸料目前已经在新一代GEnx发动机前风扇叶片获得应用。

碳纤维及其复合材料在航空发动机上应用

2 赫氏碳纤维在军机上应用

目前美国赫氏碳纤维已经在上百种军用飞机和旋翼机中获得应用,如C-17,F/A-18E/F大黄蜂,F-22猛禽战斗机和欧洲台风战斗机,军用运输机Airbus A400M,F-35联合攻击战斗机也采用了美国赫氏碳纤维。

美国赫氏碳纤维在军机上应用

欧洲台风战斗机上的所有复合材料结构,包括机翼,前机身和尾部,均采用赫氏公司HexPly®8552环氧树脂预浸料制成。

与赫氏用于高温部件的先进双马来酰亚胺(BMI)系统和用于夹层结构的HexWeb®蜂窝结合,赫氏公司在每架飞机的总贡献复合材料超过1吨。

赫氏公司生产的碳纤维增强材料和蜂窝结构也应用于制造无人驾驶飞行器(UAV),而HexTow®HM63高模量碳纤维(UD或编织格式)可为无人机应用提供优异的刚度。

3 赫氏碳纤维在航天领域应用

HexPly®M18是经过180°C(350°F)固化的环氧树脂体系,其工作温度高达170°C(340°F),该树脂体系具有优异的低吸湿性和高失效应变,目前在欧洲多个型号中获得应用。通过与高模量PAN基碳纤维HexTow®HM63结合可为要求苛刻的航天应用提供改进的尺寸稳定性和结构性能。

HexPly®954系列350°F固化增韧氰酸酯树脂预浸料具有低吸湿性,与环氧树脂相比,具有更高尺寸稳定性、高韧性和抗微裂纹性、较低的介电常数和更好的抗辐射性。通过与超高模量沥青和PAN基石墨纤维结合,目前已经在NASA中获得应用。

4 赫氏碳纤维在旋翼直升机中应用

近年来,欧洲空客H175直升机和美国Sikorsky(西科斯基)S-76D中型双引擎直升机都实现首飞,均采用全复合材料主旋翼叶片设计。

美国UH-60M Blackhawk(西科斯基“黑鹰”通用直升机)采用新型复合材料宽弦转子叶片和更强劲的发动机,使其获得额外500磅升力。此外,美国V-22 Osprey倾转旋翼机也已成功部署并逐步完成生产。

美国赫氏公司在上述型号机型中提供了从碳纤维,到环氧树脂预浸料以及蜂窝结构件。产品在直升机中的典型应用:

※转子叶片:碳纤维/玻璃纤维预浸料,蜂窝,Redux®粘合剂
※转子轮毂:碳纤维/环氧树脂预浸料
※发动机/整流罩/检修面板:玻璃纤维,碳纤维和芳纶预浸料与环氧树脂和BMI树脂
※机身:碳纤维和玻璃纤维预浸料,蜂窝状
※主门和货舱门:碳纤维和玻璃纤维环氧预浸料,蜂窝和Redux®粘合剂
※水平平衡器:玻璃纤维,碳纤维和芳纶预浸料

美国赫氏碳纤维复合材料在旋翼直升机上应用

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