波音開(kāi)展復(fù)合材料防雷用多孔金屬箔裂紋研究

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       隨著碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）材料成為主要飛機(jī)結(jié)構(gòu)制造材料，防雷保護(hù)已成為一個(gè)比較復(fù)雜的需要解決的問(wèn)題。在航空航天工業(yè)中，保護(hù)碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)防止雷擊，廣泛使用的材料是多孔金屬箔（EMF）。EMF目前使用在軍事和商用客機(jī)上。

      多孔金屬箔（EMF）一直備受關(guān)注的問(wèn)題是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)油漆的微裂紋，這些裂紋導(dǎo)致金屬箔片的腐蝕，隨后喪失導(dǎo)電性。波音研究與技術(shù)部門檢查了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)層合板中的應(yīng)力和位移問(wèn)題，將其歸結(jié)于飛機(jī)熱循環(huán)造成的涂層開(kāi)裂（即地面到空中再到地面的飛行循環(huán)）。

      有多個(gè)因素導(dǎo)致應(yīng)力的累積，包括油漆，底漆，抗腐蝕隔離層，表面涂料，EMF和底層的復(fù)合材料下部結(jié)構(gòu)。波音研究和技術(shù)部主要致力于EMF開(kāi)裂機(jī)制的研究，利用電腦模擬，使用商業(yè)COMSOL Multiphysics軟件，利用有限的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

      使用軟件開(kāi)發(fā)的熱膨脹系數(shù)（CTE）模型，對(duì)層的溫度循環(huán)進(jìn)行了模擬。仿真可以測(cè)定熱應(yīng)力和位移的結(jié)果。雖然不包含裂紋成因的全部復(fù)雜性，但可以得到EMF的敏感參數(shù)可能是什么，以及可以了解哪些變量是可以減輕導(dǎo)致開(kāi)裂的應(yīng)力和位移的產(chǎn)生。

       特別令人感興趣的是EMF的寬度，高度，縱橫比，成分——鋁（Al）或銅（Cu），以及表面疊層結(jié)構(gòu)。在Al用于電磁場(chǎng)的情況下，玻璃纖維需要位于鋁和結(jié)構(gòu)之間，以防止電偶腐蝕。