川大学生研发飞机CFRP构件无损铆接技术解决飞机关节之痛

　　中新网四川新闻6月7日电 (记者 贺劭清)记者7日从四川大学获悉，近年来，四川大学积极做出响应“科教兴国”战略，全面落实科学技术是第一生产力的思想，坚持教育为本，鼓励和支持学生进行科研探究。来自四川大学空天科学与工程学院的飞机CFRP构件无损铆接学生团队研发出三种无损铆接方法，为中国航空复合材料结构高水平应用提供了基础技术支撑。

　　碳纤维增强复合材料(CFRP)大范围的应用已成为新型飞机制造发展大势，但中国先进飞机复合材料应用技术水平和应用量均远低于国际领先水平，亟待提高。在新型飞机制造工艺中，飞机复合材料连接构件作为飞机的关节而大量存在，但复合材料连接效率低、易损伤，是限制复合材料高水平应用的主要瓶颈问题之一。

　　当前，螺接是飞机复合材料结构最主要的连接方法，但单个螺栓成本高、轻量化效果不佳，加之单架飞机用量大，往往造成飞机复合材料连接成本高、增重明显。有研究表明：相比于螺接，铆接可靠性高，而成本不到螺接十分之一甚至更低，装配工艺更简便、轻量化效果更明显，其在飞机复合材料结构制造和修复中具有潜在技术和经济优势。但在铆接过程中，CFRP极易发生损伤，而其铆接损伤机理是什么、如何无损铆接、用什么实现无损铆接等问题均尚未得到一定效果解答，严重限制了飞机复合材料高可靠、低成本装配连接实现。

　　该团队成员从复合材料铆接损伤机理出发，运用中国传统榫卯结构，针对飞机不同连接部位研发了三种无损铆接方法，解决了中国先进飞机复合材料应用技术关节之痛。

　　“我们针对飞机 CFRP常规开敞结构、低开敞结构和低开敞大传载结构，研发了垫圈镦头一体化无损铆接、凹槽衬套抽芯无损铆接、螺铆耦合干涉连接等三种连接方法，提高了连接强度约87%、抗剪切拉伸能力33%、连接疲劳寿命1000%，而使其连接重量减轻27%、连接成本降低90%，成功在实现无损铆接的基础上减轻了结构重量，降低了应用成本。”小组成员向记者展示了使用传统螺接和三种无损铆接方法后的复合材料板。与该团队研发的三种技术相比，传统螺接方法给复合材料板造成的损伤肉眼可见，而使用另外三种铆接方法的复合材料板却几乎看不到有损伤。

　　项目负责人赵乐天介绍，为解决复合材料无损连接的难题，项目成员在四川大学空天科学与工程学院左杨杰老师的指导下艰苦攻关，从中国传统榫卯结构上取得关键性突破，最终实现了预定目标，大大推进了中国新型飞机的研发进度。

　　目前，该项目团队已取得了可喜的成果。成员录用中文核心期刊2篇，投稿 EI期刊1篇、SCI期刊1篇，其第一作者、第二作者均是本项目组同学，同时申请发明专利《一种 CFRP构件单侧无损抽芯铆接紧固件及方法》获得受理公开，并与国内两家国家重点企业达成了战略合作。

　　据了解，四川大学的这一项目将亮相第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，该项目依托四川大学空天科学与工程学院，以解决先进飞机复合材料应用技术难题为最终目标。(完)

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