复合材料铺丝整体进气道与国内目前应用的金属组合进气道相比,能大幅提高结构的整体性及密封性,进而达到结构高效、减重的设计要求,也更适合承受进气道部位的充压、油压、锤激波及噪声等复杂载荷工况,同时为了减少进气道内表面电磁缺陷,结合进气道内表面功能层采用隐身结构,可实现进气道的结构/功能一体化设计,消除进气道内表面涂料脱落的风险,进一步提高飞机的隐身性能、安全性及耐久性。针对异形复合材料铺丝进气道结构特点,从纤维铺丝复合材料结构的微观层面入手,建立了考虑铺丝工艺缺陷的复合材料结构等效分析方法和结构强度分析方法。在传统复合材料层合板的分析方法基础上,建立了铺丝复合材料负曲率纵横加筋结构屈曲和后屈曲数值分析方法,分析负曲率加筋结构在进气道法向载荷下的屈曲、后屈曲及破坏过程。复材蒙皮及筋条的面内损伤采用修正后的Hashin准则模拟材料的纵向及横向破坏,蒙皮与筋条间界面采用拉伸及剪切失效准则模拟界面因法向及切向载荷引起的破坏从而为负曲率加筋结构的参数优化设计提供了依据。提出复合材料加筋板纵横加筋连接接头方案,建立异形铺丝进气道纵横加筋连接接头的数值仿真方法,通过研究其破坏机理,优选出适合承受法向载荷的连接结构形式。建立了铺丝工艺/结构一体化设计分析的流程和方法,对影响异形铺丝进气道结构性能的典型工艺参数进行了系统的研究,并给出适用于异形铺丝进气道结构的工艺参数建议值。同时借鉴已有的固定角度铺丝轨迹方法,建立适用于异形铺丝进气道复杂几何特点的铺丝轨迹数字化定义方法,试验结果表明该方法能满足异形铺丝进气道结构的铺放精度及力学性能要求。通过简单的合成方法,采用丝瓜瓤作为原料,制备了具有轻质、低成本、吸波频段宽的多孔碳基吸波材料,该制备方法工艺流程简单、环保而且可以解决传统涂覆式吸波材料存在的脱粘及维护问题,建立了基于材料各向异性微观结构特征的模型,阐明了微观孔结构对宏观多孔材料力学性能、热传导和电磁性能的影响;以芳纶纸蜂窝为模板,以石墨烯/多孔碳基吸波材料为原料,通过温度场控制实现石墨烯/多孔碳基吸波材料片层在水平方向的高度有序化排列,制备出在宏观和微观两个尺度,在水平和垂直两个方向分别具有周期性孔结构的碳蜂窝/石墨烯复合海绵,试验表明该海绵具有优异的电磁屏蔽效果。并以异形进气道结构为背景,建立基于承载/隐身一体化的电磁性能和力学性能分析方法,为结构/功能一体化铺丝进气道结构设计及分析提供有效的分析手段。最后根据上述研究结果评估并制定结构、隐身一体化结构制造工艺方案,制造出含隐身功能层的复合材料结构整体进气道样段,为结构/功能一体化铺丝隐身进气道的设计奠定了扎实的基础。铺丝进气道样段设计模拟进气道受载情况及周边的结构关系,综合考虑重量、装配及隐身等要求,确定采用中厚蒙皮、疏筋结构型式,应用纵横加筋对接接头的仿真分析方法,完成了不同纵横加筋结构方案的对比分析,优选出适合传载需求的接头方案。依据铺丝特点,进气道蒙皮采用0°、±45°、90°均衡铺层;铺放的长桁、框缘采用对称均衡铺层。针对国内当前纤维、树脂系列,选择适合的高强材料体系,蒙皮采用湿态铺丝,与端部角材及纵、横向筋条采用胶接共固化成形。在进气道设计及分析的验证方面主要进行了铺丝结构材料性能试验、等效模型验证、典型件试验、异形铺丝进气道样件试验以及隐身性能试验。提出考虑锤激波载荷冲击特性的试验方法并完成进气道壁板锤激波模拟试验验证,改善了复材壁板传统静力试验未能考虑实际锤激波载荷冲击效应而导致结构设计参数偏保守的问题。根据试验数据经分析可知,等效模型的预测和试验结果基本一致,可满足工程需要;锤激波试验方法能更真实验证壁板承受冲击载荷的能力;铺丝进气道样段可承受100%设计载荷,且满足隐身减缩系数达到理想的功能要求。国内首次提出适用于结构/功能一体化异形铺丝复合材料进气道结构的设计分析方法并成功实现工程化应用,通过进气道样段的设计、分析及试验,验证了本文所形成的结构强度分析方法、材料体系、工艺流程及方法是合理可行的,为国内飞机应用整体铺丝复合材料进气道奠定了技术基础。