【正文】 北京航材院數(shù)據(jù)管理中心內(nèi)部報(bào)告， 2022 [iii] 美國軍用復(fù)合材料手冊（ MILHDBK17F）網(wǎng)絡(luò)版（英 文）及中譯本（沈真， 623 所） [iv] 益小蘇 《先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)研究與發(fā)展》，國防工業(yè)出版社，2022 作者簡介：益小蘇，博士、教授，北京航空材料研究院科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任，先進(jìn)復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。 結(jié)束語 全面推進(jìn)航空制造業(yè)，特別是航空先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)進(jìn)步、大幅度提升航空企業(yè)國際競爭力的必由之路是數(shù)字化，為此，必須建立扎實(shí)、實(shí)用、先進(jìn)的數(shù)據(jù)體系和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并同時(shí)廣泛采用先進(jìn)的CAE 技術(shù)。 2G 是一種對非金屬材料成型過程進(jìn)行預(yù)測性虛擬仿真的專業(yè)工程軟件，它可以處理層合板成型，塑料片材 成型和紡織纖維成型等，為復(fù)合材料和塑料工業(yè)提供在計(jì)算機(jī)上驗(yàn)證和優(yōu)化非金屬材料制造工藝的功能。圖 9 的框圖事實(shí)上也是先進(jìn)復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在紡織復(fù)合材料 RTM 液態(tài)成型技術(shù)研究方面的創(chuàng)新重點(diǎn)和核心技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)初步確定的 RTM模具，這個(gè)槳葉預(yù)制件的 RTM 工藝過程可以在 CAE 環(huán)境下進(jìn)行，圖 6 為這個(gè)槳葉的充模流動(dòng)過程的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果。為此， ESI 推出虛擬工程一體化的解決方案（圖 4），包括 “1G”： 通過本質(zhì)上 在數(shù)字試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭锌紤]材料物理，以更好地理解、改進(jìn)或取代特定的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，達(dá)到更好地試驗(yàn)的目的。就航空復(fù)合材料的數(shù)字化和 CAE 應(yīng)用技術(shù)而言，研究建立我國先進(jìn)的復(fù)合材料數(shù)據(jù)體系和數(shù)據(jù)庫已成為當(dāng)務(wù)之急，其中也蘊(yùn)藏著技術(shù)創(chuàng)新和體制創(chuàng)新的大好機(jī)遇。復(fù)合材料性能的設(shè)計(jì)包括選材、層合板強(qiáng)度和剛度的鋪層剪裁優(yōu)化設(shè)計(jì)等，復(fù)合材料制件的設(shè)計(jì)包括損傷容限設(shè)計(jì)、連接設(shè)計(jì)等，這些設(shè)計(jì)建筑在細(xì)觀力學(xué)、彈性力學(xué)等的基礎(chǔ)上，并考慮特殊服役條件（如溫度、濕度和高周疲勞影 響等）對性能、結(jié)構(gòu)完整性及其穩(wěn)定性的影響。 MILHDBK17 及 ASTM D30 下屬復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)不斷地更新和內(nèi)容不斷地增添，就反映了美國復(fù)合材料界在這方面的研究進(jìn)展。（ 4）復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與材料同步形成，材料和工藝的變異性對材料（同時(shí)也是結(jié)構(gòu)）性能具有重要影響。（ 4）缺乏有效的長期運(yùn)行機(jī)制，數(shù)據(jù)庫課題結(jié)束，數(shù)據(jù)庫的使命也隨之結(jié)束。 分析美國在材料數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用技術(shù)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，可以總結(jié)出 3 個(gè)重要啟示：（ 1）由政府及國防部積極推動(dòng)和資助，由 AMPTIAC這樣的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作和管理，具有完善的組織體系。一個(gè)好的科學(xué)思想、理論假說和應(yīng)用技術(shù)，必須在掌握大量前人資料和科學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上才能形成，同時(shí)也必須在大量相關(guān)數(shù)據(jù)的支撐下才能被證實(shí)。如今復(fù)合材料的制造技術(shù)向著自動(dòng)化、低成本、整體化、數(shù)字化的方向發(fā)展。在一定程度上，先進(jìn)復(fù)合材料的研究水平和應(yīng)用程度是一個(gè)國家科技發(fā)展水平的代表，特別是在飛機(jī)制造業(yè)，各種先進(jìn)的飛機(jī)無不與先進(jìn)的復(fù)合材料技術(shù)緊密聯(lián)系在一起。為應(yīng)付不同雷達(dá)的不同工作方式，現(xiàn)在的隱形飛機(jī)已經(jīng)開始有選擇地使用吸收材料。 戰(zhàn)略導(dǎo)彈和衛(wèi)星的重量每減輕 1 千克，運(yùn)載它們的火箭就可減輕 500 千克。應(yīng)用于裝甲防護(hù)面對種種現(xiàn)代反裝甲技術(shù)的發(fā)展， 以及未來戰(zhàn)場對坦克和裝甲車輛構(gòu)成的全方位威脅，迫切需要進(jìn)一步提高現(xiàn)代復(fù)合裝甲兵防護(hù)能力。功能材料是指利用聲、光、電、磁、熱、化、生化等效應(yīng)，能把能量從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式的材料。其中，在結(jié)構(gòu)材料中，人們已經(jīng)研制出氮化硅高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，這種材料不僅克服了陶瓷的致命的脆弱性，而且具有很強(qiáng)的韌性、可塑性、耐磨性和抗沖擊能力，與普通熱燃?xì)廨?機(jī)相比，陶瓷熱機(jī)的重量可減輕 30％，而功率則提高 30％，節(jié)約燃料50％。而軍用新材料技術(shù)則是用于軍事領(lǐng)域的新材料技術(shù)，這部分技術(shù)是發(fā)展高技術(shù)武器的物質(zhì)基礎(chǔ)。 F－ 18 戰(zhàn)斗機(jī)減輕了 10％。非晶態(tài)材料主要包括非晶態(tài)金屬和非晶態(tài)陶瓷氧化物。此外，輕型結(jié)構(gòu)材料對火炮的機(jī)動(dòng)性也具有決定意義，如美國155 毫米榴彈炮，在采用輕型新材料后僅重 7136 千克，比德、法、意三國聯(lián)合研制的 FH70 和以色列的 M71 式同口徑火炮要輕 30％。將新的控爆材料，輕質(zhì)多孔隔熱、隔音、防火與防沖擊材料用于坦克裝甲車輛，就可以保證這些車輛中彈后能繼續(xù)戰(zhàn)斗。如將高密度鎢合金與貧鈾材料用于穿甲彈，可以提高穿甲侵切力，大長徑比桿式動(dòng)能彈，可以擊穿 600 毫米的鋼板。 關(guān)鍵詞： 先進(jìn)復(fù)合材料、數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、虛擬環(huán)境（虛擬設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證） 以碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為代表的先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)發(fā)祥于航空航天領(lǐng)域，同樣， CAE 技術(shù)也發(fā)祥于航空航天領(lǐng)域。先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)上復(fù)合材料用量基本上在飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的 30%左右，圖 3 為國外新一代軍用飛機(jī)上復(fù)合材料的用量。 先進(jìn)復(fù)合材料數(shù)據(jù)技術(shù)與體系是發(fā)展的基礎(chǔ)和瓶頸 應(yīng)用 CAE 技術(shù)提升我國航空先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，其基礎(chǔ)條件和重要前提是研究、發(fā)展和建立與此相適應(yīng)的復(fù)合材料數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)體系，理由如次。但是，材料數(shù)據(jù)本身是一種資源，這一點(diǎn)在我國并未得到應(yīng)有重視?？偨Y(jié)起來，（ 1）把建設(shè)數(shù)據(jù)庫作為一個(gè)內(nèi)向的科研項(xiàng)目 ，沒有深入了解用戶的需求和工作方式，也沒有與用戶進(jìn)行有效的溝通，用戶認(rèn)知度低。（ 2）由于復(fù)合材料的失效機(jī)理與金屬材料完全不同，金屬的性能測試方法基本上都不 適用于復(fù)合材料；同時(shí)復(fù)合材料還有很多特殊的性能表征要求，特別是濕熱和抗沖擊性能。由于復(fù)合材料性能表征是復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)研制與生產(chǎn)的重要組成部分，如此復(fù)雜多變的內(nèi)容對其質(zhì) 量保證和結(jié)構(gòu)驗(yàn)證有著極其重要的影響，同時(shí)也占了其研制和生產(chǎn)成本和時(shí)間的很大比重，因此復(fù)合材料性能表征及其標(biāo)準(zhǔn)化一直是復(fù)合材料界的主