导读：飞行汽车/eVTOL作为一种新兴的交通工具，以及无人机作为一种新的运输、作业或者战场工具，其复合材料结构的耐久性对于飞行器安全性、经济性等至关重要。

飞行汽车/eVTOL作为一种新兴的交通工具，以及无人机作为一种新的运输、作业或者战场工具，其复合材料结构的耐久性对于飞行器安全性、经济性等至关重要。

1、低空飞行器复合材料耐久性意义

首先，飞行汽车在运行过程中会面临复杂多变的环境条件。在空中，它要承受不同高度的气压变化、温度波动以及气流冲击；在起降过程中，又会经历振动和冲击载荷。复合材料结构的耐久性试验能够模拟这些实际工况，确保结构在长期使用中不会出现过早的损坏或失效，保障飞行安全。

其次，耐久性试验有助于优化设计和选材。通过对不同复合材料配方和结构形式进行耐久性测试，可以确定最适合飞行汽车的材料组合和结构设计，提高结构的强度、刚度和抗疲劳性能。同时，也能为制造工艺的改进提供依据，确保生产出的飞行汽车具有可靠的质量和性能。

再者，开展耐久性试验对于降低成本和提高市场竞争力具有重要意义。如果没有经过充分的耐久性测试，飞行汽车在使用过程中可能出现频繁的维修和更换部件的情况，不仅增加了运营成本，还会影响用户的使用体验和对产品的信任度。而经过严格耐久性试验的飞行汽车，能够提供更长的使用寿命和更好的性能稳定性，增强市场竞争力。

飞行汽车复合材料结构的耐久性试验是保障飞行安全、优化设计、降低成本和提高市场竞争力的关键环节，对于推动飞行汽车产业的发展具有不可替代的重要作用。

2、复合材料耐久性测试方法

2.1）试验前准备

1）明确试验目的和要求

确定飞行汽车/eVTOL复合材料结构件在预期使用环境和寿命内的性能指标要求，比如在不同飞行高度、温度、湿度、振动等条件下的强度、刚度、疲劳寿命等指标。根据这些要求来制定具体的试验方案和判定标准。

2）选择试验样品

从生产批次中抽取具有代表性的复合材料结构件作为试验样品。样品的选取应考虑材料批次、制造工艺、结构形式等因素，确保试验结果能够反映整体产品的性能。对样品进行编号、记录基本信息，并检查样品的外观和初始性能，确保无明显缺陷。

3）设计试验方案

根据试验目的和要求，确定试验的类型、方法、参数和加载方式等。常见的试验类型包括静态力学试验、疲劳试验、环境试验等。例如，静态力学试验可用于测定结构件的拉伸、压缩、弯曲等强度性能；疲劳试验用于模拟结构件在反复载荷作用下的寿命；环境试验则考察结构件在不同温度、湿度、腐蚀等环境条件下的耐久性。

2.2、试验过程

1）静态力学性能测试

拉伸试验：将复合材料结构件安装在拉伸试验机上，按照设定的加载速度和加载方式对其施加拉伸载荷，记录应力 - 应变曲线、最大拉伸强度、断裂伸长率等参数，评估结构件在拉伸载荷下的力学性能和破坏模式。

压缩试验：同理进行压缩试验，观察结构件在压缩载荷下的变形情况、抗压强度和破坏形式。对于薄壁结构或复杂形状的结构件，需要采用合适的夹具和加载方式，以确保试验结果的准确性。

弯曲试验：通过三点弯曲或四点弯曲试验方法，对结构件施加弯曲载荷，测量弯曲强度、弯曲模量和挠度等指标，分析结构件在弯曲工况下的承载能力和变形特性。

2）疲劳性能测试

确定载荷谱：根据飞行汽车的实际使用情况，收集和分析结构件所承受的载荷数据，包括载荷的大小、频率、波形等信息，编制出符合实际工况的载荷谱。例如，飞行过程中的振动、气流冲击等都会对结构件产生周期性的载荷。

疲劳试验：将复合材料结构件安装在疲劳试验机上，按照载荷谱对其进行反复加载，直到结构件发生疲劳破坏或达到规定的循环次数。试验过程中，实时监测结构件的应力、应变、温度等参数的变化，记录疲劳寿命、疲劳裂纹的萌生和扩展情况。

3）环境适应性测试

温度试验：将结构件放置在高低温试验箱中，分别在不同的温度条件下（如高温、低温、温度循环等）进行暴露试验，考察结构件的尺寸稳定性、力学性能、密封性能等在温度变化下的变化情况。例如，在高温环境下，复合材料可能会出现软化、强度降低等问题；在低温环境下，可能会变脆、开裂。

湿度试验：将结构件放置在湿度试验箱中，在高湿度或潮湿环境下进行试验，观察结构件的吸湿情况、腐蚀情况以及力学性能的变化。对于可能接触到雨水、雾气等潮湿环境的飞行汽车结构件，湿度试验尤为重要。

腐蚀试验：如果飞行汽车在使用过程中可能接触到腐蚀性介质（如盐雾、化学气体等），则需要进行腐蚀试验。将结构件暴露在模拟的腐蚀环境中，定期检查结构件的表面腐蚀情况、材料性能的变化以及是否出现裂纹等缺陷。

2.3、试验后分析与评估

外观检查：对试验后的复合材料结构件进行外观检查，查看是否有裂纹、变形、分层、脱胶等明显的损伤和缺陷。

性能测试：再次对结构件的力学性能进行测试，包括拉伸强度、压缩强度、弯曲强度等，与试验前的性能数据进行对比，分析性能的变化情况。

微观分析：采用金相分析、扫描电子显微镜（SEM）等技术，对结构件的微观结构进行观察和分析，研究材料的纤维 - 基体界面、纤维断裂、基体裂纹等微观损伤的发展情况，进一步揭示结构件的耐久性和损伤机制。

数据处理与评估：对试验过程中记录的各种数据进行整理和分析，根据预先设定的判定标准，评估复合材料结构件的耐久性是否满足设计要求。如果试验结果不满足要求，需要分析原因并提出改进措施，如优化材料配方、改进制造工艺、调整结构设计等。