波音开展复合材料防雷用多孔金属箔裂纹研究

许愿

随着碳纤维增强塑料（CFRP）材料成为主要飞机结构制造材料，防雷保护已成为一个比较复杂的需要解决的问题。在航空航天工业中，保护碳纤维复合材料结构防止雷击，广泛使用的材料是多孔金属箔（EMF）。EMF目前使用在军事和商用客机上。

多孔金属箔（EMF）一直备受关注的问题是复合材料结构油漆的微裂纹，这些裂纹导致金属箔片的腐蚀，随后丧失导电性。波音研究与技术部门检查了复合材料结构层合板中的应力和位移问题，将其归结于飞机热循环造成的涂层开裂（即地面到空中再到地面的飞行循环）。

有多个因素导致应力的累积，包括油漆，底漆，抗腐蚀隔离层，表面涂料，EMF和底层的复合材料下部结构。波音研究和技术部主要致力于EMF开裂机制的研究，利用电脑模拟，使用商业COMSOL Multiphysics软件，利用有限的实验测试数据进行分析。

使用软件开发的热膨胀系数（CTE）模型，对层的温度循环进行了模拟。仿真可以测定热应力和位移的结果。虽然不包含裂纹成因的全部复杂性，但可以得到EMF的敏感参数可能是什么，以及可以了解哪些变量是可以减轻导致开裂的应力和位移的产生。

特别令人感兴趣的是EMF的宽度，高度，纵横比，成分——铝（Al）或铜（Cu），以及表面叠层结构。在Al用于电磁场的情况下，玻璃纤维需要位于铝和结构之间，以防止电偶腐蚀。
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