1. 夹层结构基础知识

夹层结构是一种结构面板概念，其最简单的形式是由两个相对较薄的平行面板粘合到一个相对较厚的轻质芯材窝上并由其隔开。芯材支撑面板防止屈曲并抵抗平面外剪切载荷。芯材必须具有高剪切强度和压缩刚度。 

复合夹层结构最常使用热压罐固化、加压固化或真空袋固化来制造。表层层压材料可以预先固化，然后粘合到芯上，在一次操作中共固化到芯上，或者两种方法的组合。复合材料使用夹层结构的例子有机翼扰流板、整流罩、副翼、襟翼、机舱、地板和方向舵。

2. 夹层结构特性

与铝和复合材料层压结构相比，夹层结构以最小的重量具有高弯曲刚度。大多数蜂窝是各向异性的；也就是说，属性是有方向性的。该图说明了使用蜂窝结构的优点。增加芯材厚度大大增加了蜂窝结构的刚度，而重量增加却很小。由于蜂窝结构的高刚度，无需使用外部加强筋，

例如纵梁和框架。

面板材料

飞机制造中的大多数蜂窝结构都与铝、玻璃纤维、Kevlar® 或碳纤维面板结合使用。碳纤维面板不能与铝蜂窝芯材一起使用，因为它会导致铝腐蚀。钛和钢芯用于高温环境下的特殊应用。许多部件（例如扰流板和飞行控制装置）的面板非常薄，有时只有 3 或 4 层。现场报告表明这些面板不具有良好的抗冲击性。

核心类型

蜂窝芯

每种蜂窝材料都具有某些特性并具有特定的优点。用于包含蜂窝芯结构的最常见的芯材料是芳纶纸（Nomex® 或 Korex®）。玻璃纤维或铝芯用于更高强度的应用。

• 牛皮纸——强度较低，绝缘性能好，批量大，成本低。

• 热塑性塑料——良好的绝缘性能、良好的能量吸收和/或重定向、光滑的细胞壁、防潮和耐化学性、环境相容、美观且成本相对较低。

• 铝——最好的强度重量比和能量吸收，具有良好的传热性能、电磁屏蔽性能，细胞壁光滑且薄，成本相对较低。

• 钢——良好的传热性能、电磁屏蔽性能、耐热性能。

• 特种金属（钛）——相对较高的强度重量比、良好的传热性能、耐化学性和耐热性。

• 芳纶纸——阻燃、阻燃、绝缘性能好、介电性能低、成型性好。

• 玻璃纤维——可通过叠层定制剪切性能、低介电性能、良好的绝缘性能和良好的成型性。

• 碳——良好的尺寸稳定性和保持性、高温性能保持性、高刚度、非常低的热膨胀系数、可调节的导热性、相对较高的剪切模量，并且非常昂贵。

• 陶瓷——耐热非常高的温度，良好的绝缘性能，可提供非常小的单元尺寸，并且非常昂贵。

标准且最常见的芯形状是蜂窝芯，特别是对于航空航天应用。它的名字来源于六边形细胞与蜂窝的相似之处。这些电池是通过在特定位置和间隔粘合堆叠的片材制成的，然后将片材展开。当片材彼此拉开时，粘合部分将片材保持在一起，而未粘合部分则展开并形成六边形。平行于纸张的方向（发生粘合的位置）称为带方向。

对分六边形芯有另一片材料切割每个六边形。对分六边形蜂窝比六边形芯更硬、更坚固。

钟形芯或柔性芯具有弯曲的单元壁，这使得它沿着带状方向极其柔韧，并且在所有其他方向上具有适度的柔韧性。钟形铁芯用于具有复杂曲线的面板。

过度膨胀的芯材是通过将片材膨胀超过制造六边形所需的量而制成的。过度膨胀的核心的细胞是矩形的。该芯材在垂直于带状方向上具有柔性，用于具有简单曲线的面板。

蜂窝芯有不同的孔尺寸和密度。具有较高密度的较小单元尺寸比具有较低密度的较大单元尺寸更硬且更重。小泡孔尺寸更适合于较长、较扁平部件（即直升机叶片）的共固化应用，而较大泡孔尺寸则更适合于弯曲部件（即发动机机舱）的粘合应用。所选核心的密度取决于所选应用的结构要求。

泡沫芯

泡沫芯用于自制和轻型飞机，为翼尖、飞行控制装置、机身部分、机翼和翼肋提供强度和形状。泡沫芯材并不常用于商用飞机。泡沫通常比蜂窝重，但强度不如蜂窝。多种泡沫可用作芯材，包括：

• 聚苯乙烯（俗称聚苯乙烯泡沫塑料）——飞机级聚苯乙烯泡沫塑料，具有紧密闭合的泡孔结构，泡孔之间没有空隙；抗压强度高，抗水渗透性能好；可以用热线切割以形成翼型形状。

• 酚醛树脂——非常好的耐火性能，密度非常低，但机械性能相对较低。

• 聚氨酯——用于生产小型飞机的机身、翼尖和其他弯曲部件；相对便宜、阻燃且与大多数粘合剂兼容；请勿使用热线切割聚氨酯泡沫；用大刀和打磨设备轻松塑造轮廓。

• 聚丙烯——用于制造翼型件；可以用热线切割；与大多数粘合剂和环氧树脂相容；不适合与聚酯树脂一起使用，溶于燃料和溶剂。

• 聚氯乙烯 (PVC)（Divinycell、Klegecell 和 Airex）——一种闭孔中高密度泡沫，具有高压缩强度、耐用性和优异的阻燃性；可以真空成型为复合形状并通过加热弯曲；与聚酯、乙烯基酯和环氧树脂相容。

• 聚甲基丙烯酰亚胺 (Rohacell)——一种用于轻质夹层结构的闭孔泡沫；优异的机械性能、热尺寸稳定性高、耐溶剂性好、抗蠕变压缩性能优异；比其他类型的泡沫更昂贵，但具有更好的机械性能。【广州复材展】【上海复材展】【深圳复合材料展】【北京复材展】