面向飞机蒙皮的碳纤维预浸料吸波承载一体化层合结构设计

【类型】期刊

【作者】纪正江  董佳晨  梁良  程琳豪  闫雷雷  郑锡涛 

【刊名】复合材料学报

【关键词】 碳纤维预浸料,宽频吸波,一体化设计,层合结构,阻抗渐变原理

【摘要】针对现有飞机复合材料蒙皮设计难以兼顾承载性能和吸波性能的问题，凭借碳纤维预浸料独特的力电特性，基于阻抗渐变原理设计了具有优异吸波性能的梯度碳纤维阵列，赋予结构吸波性能；利用碳纤维底板优异的承载性能，进行力学性能的增强设计。通过玻璃纤维层合结构(Glass fiber laminated structure,GFLS)电磁和承载性能的双增强设计，构造了吸波/承载一体化层合结构(Integrated laminated structure,ILS)。电磁仿真和试验结果表明：结构实现了薄厚度下(<5 mm)宽频段(5～18 GHz)、大角度(0°～70°)、高强度(平均吸收率>94%)的吸波效果。通过吸波机制研究发现了结构的谐振频率与碳纤维宽度成反比，碳纤维宽度逐层渐变的设计使结构在较宽频段范围内产生多个相近的强吸收频点，从而实现了宽频高强吸波。弯曲性能试验结果表明，一体化层合结构的比弯曲强度和比刚度相较同尺寸的玻璃纤维层合结构分别提升了86.8%和76.3%。本文通过在玻璃纤维预浸料铺层中引入碳纤维预浸料并进行结构构型设计，可实现结构吸波性能和承载性能的大幅增强，为飞机蒙皮的轻质隐身承载一体化设计提供了一种新的解决方案。

【年份】2024

【作者单位】西北工业大学航空学院飞行器复合材料结构研究所;

【期号】09

【页码】4791-4801