1. 概述

先进的复合材料自六十年代问世以来，由于其具有比强度高，比模量大，可设计性强，减振性、耐疲劳、耐腐蚀、过载安全性好等优点，迅速在航空航天领域被广泛使用。但是由于复合材料自身的特点，使得复合材料在直升机上的应用受到多方面因素的制约：复合材料各向异性的特点，使得结构设计、强度计算、疲劳寿命计算更为复杂；由于复合材料工艺的特殊性所带来的工艺制造的复杂性，使得复合材料的制造水平大大地制约了复合材料的应用；另外，复合材料产品的质量检测也是一个非常关键的问题，例如零件的表面质量、内部质量、连接质量等方面的检测完全不同于金属件的检测，它完全依赖于大量的检测仪器，更重要的是其检测验收标准比金属结构的检测标准更为复杂。由于复合材料结构在直升机上应用的研究项目耗资巨大，而且我国复合材料结构的基础研究十分薄弱，使得国内复合材料的应用发展较为缓慢，还有许多亟待解决的问题。

2. 课题来源        某型直升机发动机后整流罩采用的是复合材料，蒙皮结构为耐高温预浸玻璃布，180℃高温固化成型。发动机后整流罩位于发动机排气管的出口处，受发动机高排气温度的影响，在用户的使用过程中，出现了发动机后整流罩在靠近排气管处起鼓、分层、烤黑、甚至烤焦等问题。之前采用在整流罩受高温的区域增加一层耐高温胶膜，和在整流罩外表面涂高温耐热漆等方法，但隔热耐热效果都不够理想。这一问题在给用户的使用、维护带来负担的同时也造成了直升机的安全隐患，直接影响了发动机后整流罩的可靠性和安全性。  

3. 研究内容

3.1. 原因分析

该型机发动机后整流罩采用的复合材料蒙皮结构具体可以分为夹层结构和层合板结构两大类，主要采用的是大孔NOMEX 蜂窝夹层结构，NOMEX蜂窝具有良好的回弹性和可变形性，适用于发动机后整流罩大曲率结构的特点，按受力大小规定蜂窝方向并进行预先成型。非重要区域构件也有泡沫夹层结构和层合板结构。发动机后整流罩形状变化复杂，工作区域在排气管的出口附近，受发动机高排气温度的影响，周围环境温度最高可达650℃，该复合材料的整流罩在长期的高温作用下，玻璃布之间粘结力被逐渐的破坏，从而导致起鼓、分层，严重时甚至出现烤黑、烤焦等问题。

3.2. 方案确定        为提高该型机发动机排气管出口处发动机后整流罩的耐高温性能，彻底解决整流罩出现的起鼓、分层、烤焦等问题，经过仔细的研究和分析，决定采用在发动机排气管与整流罩之间安装耐高温隔热片的方式，来有效的隔离由发动机排气管传向整流罩的高温热量。同时，协调发动机厂家，将发动机本体上的排气管与直升机上的排气段利用相同的数模和工装进行设计、制造，这样可以保证发动机后整流罩与发动机排气管间的间距具有良好的一致性，有利于防止由于整流罩与排气管间距过小而导致的发动机后整流罩局部受热起鼓、烤焦。通过以上的改进方式，将整流罩的表面温度控制在材料特性允许的范围内，从而改善发动机排气管出口处整流罩的工作环境。        隔热片以发动机后整流罩为设计平台，依据整流罩大曲率结构的复杂外形，采用与整流罩模胎比试的方法确定隔热片外形结构，通过试验的方法测量发动机后整流罩靠近排气管出口处的温度分布，确定隔热片的选用材料和在整流罩表面上的覆盖面积等参数。

 隔热片按左右件设计，分别安装在发动机后整流罩的两侧。隔热片的安装位置见图1。