在夹层结构设计中使用泡沫芯夹芯不仅可以降低制造成本,而且也可以降低飞机全寿命维修成本。在设计时应该进行综合比较泡沫芯夹层和蜂窝芯夹层结构的不同特点,正确选择应用部位和结构方案,使用正确的夹层结构设计方式和芯材。
在飞机设计中要求设计的构件尽可能轻而不损失强度是对设计人员的最大挑战,这就要求所设计的薄壁结构在承受拉、压及剪切载荷的综合作用下不失稳。过去传统的飞机结构设计方法仍在一些范围内使用,例如通过用长桁和肋,框组成纵、横向加强件来提高板的稳定性。实际上,某些次结构也可以使用夹层结构设计来满足强度、刚度要求。
飞机的复合材料夹层结构通常采用先进复合材料做面板,其夹芯为轻质材料。夹层结构的弯曲刚度性能主要取决于面板的性能和两层面板之间的高度,高度越大其弯曲刚度就越大。夹层结构的芯材主要承受剪应力并支持面板不失去稳定性,通常这类结构的剪切力较小。选择轻质材料作为夹芯,可较大幅度地减轻构件的重量。当然,对于面板很薄的夹层结构,还应考虑抗冲击载荷的能力,所以面板的最小厚度必须满足一定的条件。此外,夹层结构的使用经验还表明:在从成本方面评估夹层结构时,不仅要考虑制造成本.还必须考虑1£机使用期的全寿命成本。
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