科创中国

行业领域

航空航天技术,高端装备制造产业,新材料产业,航空装备产业,高性能纤维及制品和复合材料

需求背景

经测定YB-2、YB-4等航空有机玻璃对不同波长单色光有相近的透射能力。本文提出了关于航空有机玻璃对高能光源反射、吸收和透射能力的计算方法,并在此基础上解决了由复合光引起材料(或结构)温升的计算问题。航空有机玻璃在高能光线作用下沿深度产生表面高而内部低的温度梯度,使其机械性能发生相应的变化并产生一定程度的热应力

需解决的主要技术难题

对航空有机玻璃在热氧、NaCl溶液浸泡、紫外、氙灯4种环境下进行了为期135d的人工加速老化试验，分别测试了试验不同时间后航空有机玻璃的质量、表面形貌、红外吸收光谱、相对分子质量、力学性能（拉伸强度和冲击强度）、光学性能（透光率和雾度）和热性能，研究航空有机玻璃性能变化规律，分析影响其性能变化主要因子。以试验数据为依据，运用人工神经网络模型对航空有机玻璃的性能进行训练、仿真，并以此预测航空有机玻璃寿命。 研究结果表明：4种环境下，航空有机玻璃分子链均发生断裂，但分子链上未出现新的基团；航空有机玻璃的热性能均未发生改变；NaCl溶液浸泡、紫外和氙灯环境下，航空有机玻璃表面出现斑状缺陷，氙灯环境下135d后航空有机玻璃表面出现裂纹；氙灯环境下，随着试验时间的增加，航空有机玻璃的雾度上升，拉伸强度和冲击强度下降，氙灯环境下135d后航空有机玻璃表面发生老化。

期望实现的主要技术目标

拟合冲击动力学本构关系，为航空结构数值仿真中的航空玻璃材料提供本构参数输入，为甲方研究的航空玻璃在飞机上的应用提供试验数据支撑， 并进行结构件冲击仿真分析。

针对提供的两种 种航空玻璃试样，对静动态条件下的力学试验数据进行处理， 并进行结构件冲击仿真分析， 具体内容如下：

1) 两种航空玻璃材料本构参数拟合；

2)结构件冲击仿真分析。

需求解析

解析单位：“科创中国”航空制造产业科技服务团（中国航空学会） 解析时间：2023-11-23

杨亮

中国航空学会

高级工程师

综合评价

航空有机玻璃 以甲基丙烯酸甲酯为主要原料，加入少量助剂，在引发剂作用下，经本体聚合制得的透明板材。航空有机玻璃是指用于飞机座舱盖、风挡、机舱、舷窗等部位的一种有机透明结构材料；它是以甲基丙烯酸甲酯为主体，用本体聚合方法制得的板状产品，经成型加工制成透明件后，安装到飞机上。 飞机风挡在20世纪20年代用平板退火玻璃，30年代用曲面复合玻璃，中间胶层为纤维素酯类，40年代用热淬火玻璃，中间胶层用聚乙烯醇缩丁醛，50年代以后采用有机玻璃或钢化玻璃-多层塑料复合结构风挡。 飞机座舱盖最早使用硝酸纤维素、醋酸纤维素一类塑料作透明材料，这类塑料容易发黄，而且不耐磨。浇注PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）板材由于密度小，具有优良的光学透明性、耐候性、较高的物理机械性能、易于加工成型等特点，1937年装在飞机风挡上。40年代初开始用于制造飞机座舱盖。最初使用增塑的PMMA，如美国Rohm&Haas公司生产的Plexiglas I，这类有机玻璃一般用于亚音速飞机。

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解析单位：“科创中国”轻金属材料产业科技服务团（中国有色金属学会） 解析时间：2023-11-22

黄科科

中南大学

副教授

综合评价

需求描述较为清晰。拟合冲击动力学本构关系，为航空结构数值仿真中的航空玻璃材料提供本构参数输入，为甲方研究的航空玻璃在飞机上的应用提供试验数据支撑， 并进行结构件冲击仿真分析。

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处理进度