清華大學姚學鋒教授：大飛機橡膠密封結構設計

作者簡介

姚學鋒，博士，清華大學，教研 系列長聘教授 ，博士生導師。長期從事先進復合材料、航空橡膠密封結構、復合材料修復、無損檢測、實驗固體力學等領域的基礎科學與工程應用研究。 2022 年與國營蕪湖機械廠共同創立清華大學航空復合材料智能修復技術聯合研究中心。 2024年被聘為C929項目特聘專家 。取得的創新性研究成果：①發展了先進復合材料結構的數字化設計方法，開發了復合材料非接觸測試及性能評價技術；②提出了航空橡膠密封結構的工藝、制造、設計、測試一體化研究方法，引領了大型客機國產橡膠密封結構的產學研一體化深度交叉融合發展方向；③建立了航空復合材料結構智能化及數字化修復技術體系與先進修復裝備平臺，奠定了復合材料快速修復設計及工程應用的科學技術基礎。

航空織物橡膠密封結構是飛機重要的功能結構件，安裝在飛機艙門和機體結構、活動面和固定結構界面，以及油箱、增壓艙或貨艙開口結構、吊掛、短艙或輔助動力裝置（ APU ）艙防火結構等區域。航空密封結構的綜合性能及其可靠性對于飛機的服役安全性至關重要。

大型客機橡膠密封結構典型使用位置示意（柯玉超，2016 ）

飛機服役環境的復雜性與全壽命安全設計的高要求，使得國產飛機復雜織物橡膠密封結構在制造工藝、力學分析、優化設計及試驗驗證等關鍵環節，既面臨制約發展的“卡脖子”技術挑戰，更迎來了突破關鍵技術、實現自主創新研發、推動產業高質量發展的戰略機遇。

復雜織物橡膠密封結構（ a ）、復雜織物橡膠復合材料（ b ）、內部網狀織物（ c ）、表面密織織物（ d ）、密織織物正面結構（ e ）及密織織物背面結構圖（ f ）

大型客機研制是極為復雜的系統工程，每個部件的設計、制造、驗證、安裝等都直接關系到大型客機的服役安全性、乘客舒適性。我國在C919、C929等大型客機研制中，迫切需要建立航空橡膠密封結構的理論模型、設計方法、制造技術、檢測方法及評價體系，突破國外航空橡膠密封結構的技術封鎖。

自2008年中國商用飛機有限責任公司成立以來，姚學鋒教授一直致力于航空橡膠密封結構的設計與評價技術方面的研究，至今已有17 年。《大飛機橡膠密封結構設計》凝結了姚學鋒教授及其團隊的系列創新成果，其出版將有助于提升我國大型客機橡膠密封結構的國產化及服役可靠性，也將為我國建設航空強國做出重要貢獻！

吳光輝

中國工程院院士 飛機設計專家

中國商用飛機有限責任公司總設計師

2025年2月2日

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大飛機橡膠密封結構設計

姚學鋒 著

北京 : 科學出版社, 2025. 12

ISBN 978-7-03-081674- 0

《 大飛機橡膠密封結構設計 》是專門論述航空橡膠復合密封結構設計的著作， 結合作者 17 年來對我國國產民機密封結構的科研工作及國內外發展的最新研究成果， 針對我國航空橡膠密封結構自主創新研制的國產化需求與“理論 - 方法 - 結構 - 裝備 - 應用”的全生命周期研究主線展開，系統介紹了橡膠密封結構力學行為與設計、密封性能、制造技術、檢測技術及評價等內容，整體涵蓋了航空橡膠密封結構的力學模型及設計理論、泄漏模型及預測方法、制造技術與工藝力學、密封結構檢測及評價等科學研究體系與工程應用場景， 踐行 了基礎科學 - 技術科學 - 工程科學三位一體的產學研深度交叉融合的創新理念。論述深入淺出，基礎研究、關鍵技術與應用驗證相互融合，同時提供了必要的預備知識與眾多算例，以利讀者理解與掌握本書內容。

多層結構織物橡膠復合密封結構。為了準確預測多層結構織物橡膠復合密封結構的力學性能和密封性能，必須考慮織物橡膠復合密封結構的多層結構形式。通常可以分為三個結構層次進行分析 ： C1 級別：包括纖維束的特性和橡膠的分子結構 ； C2 級別：主要考慮織物的紡織形式和在結構中的體積分數 ； C3 級別：密封結構通常分布在飛機的不同位置，其形狀根據其功能而變化，不同的形狀也會影響密封結構的性能

本書內容分為四篇，共 21 章，具體包括：第一篇 密封結構力學行為與設計；第二篇 密封結構密封性能；第三篇 密封結構制造技術及其應用；第四篇 艙門密封結構智能設計及檢測。

在課題組 17 年的航空橡膠密封結構科研中，得到了 中國商飛上海飛機設計研究院 、西北橡膠塑料研究設計院有限公司、中國航發北京航空材料研究院等國內單位的大力支持與幫助。 本研究工作得到國家自然科學基金項目(NSFC：12172191；11472152)經費資助與支持。

本文摘編自《 大飛機橡膠密封結構設計》（姚學鋒著. 北京 : 科學出版社, 2025. 12）一書“前言”“序”，有刪減修改，標題為編者所加。

ISBN 978-7-03-081674-0

責任編輯：趙敬偉 趙 穎

本書可供自然科學與技術科學眾多學科，如材料學、物理學、化學、化工學、飛行器設計、力學、電磁學、熱力學、光學、聲學，以及航空航天航海、土木、機械、能源、石油、交通、體育、醫療等工程領域的高校師生和科技人員閱讀。

（本文編輯：劉四旦）

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