通过调研国内现役地面保障设备在部队中的使用情况，发现军机工作梯、牵引杆，经过存在以下问题：①多为传统金属材料，易腐蚀生锈、维护保养频繁；②设备笨重，使用舒适性差且不易转场携带；③结构不合理，体积大，不易拆解、折叠，不便于转场运输，不能满足小型化要求；④使用金属材料设计制造，可设计性差，有过多的强度剩余导致笨重；⑤种类繁多，使用功能单一，不能满足通用化、系列化需求。

　　CFRP作为航空先进结构材料，具有比强度大、比模量高、抗疲劳性能好、可设计性好、耐腐蚀等诸多优良特点。目前国内外研究和应用基本都是基于机体结构上设计应用的研究。CFRP用于地面保障设备领域，可以显著减轻重量，并通过优化设计改善结构性能。CFRP工作梯、牵引杆采用碳纤维/环氧树脂复合材料作为主体结构材料，采用防腐蚀金属材料作为连接件设计制造而成。

　　复合材料最大的一个工艺特点是零件制造和材料成型同时完成，这要求结构设计与材料设计同步、结构成型与材料制造同时完成，从而决定了复合材料构件设计一材料一工艺三者密不可分，在研制过程中必须实施设计、分析、制造的一体化。金属工作梯在梯板与梯管连接时可采用铆接或焊接连接，木质工作梯则采用开口榫接；而CFRP不能进行焊接，大量铆接和开口榫接势必会切断大量纤维严重影响承载效率，并且会因为装配间隙的存在影响工作梯的稳定性和疲劳使用寿命。CFRP工作梯采用一体化成型制造技术，将梯板、梯管由预浸料逐层铺贴成预制体，一次性固化制造而成。梯管、梯板均为连续纤维铺放，

　　梯板与梯管的连接承载方式有两种：一方面通过梯板平面翻边与梯管的渐进式搭接，另一方面通过梯板立边的连续纤维与梯管形成闭环捆绑铺放。采用以上这两种铺放方式可以有效的将梯板载荷通过剪切承载和固支梁的方式将受力传递到梯管上面。

　　金属连接件与CFRP的连接技术是地面保障设备制造的关键技术之一。本文设计采用两种连接方式以满足不同产品的连接需求：一是铆钉机械连接和胶接固化混合连接的方式；二是金属件预埋整体化连接方式。铆钉机械连接和胶接固化混合连接的方式，可以有效保证零部件之间的连接强度和耐疲劳性。复材部件与金属连接件之间设计有胶接间隙，在装配时按照设计定量填覆结构胶，并增加金属铆钉用于连接固定，同时在设计和选材上避免电偶腐蚀。

　　金属铆钉可以有效保证零部件之间的机械连接强度；胶接层可以有效保证连接部位的抗疲劳性能，并有效避免热胀冷缩问题及电偶腐蚀问题。连接件采用外包结构有效保护CFRP梯管端口免受碰撞分层破坏。此连接方式经静态、动态试验均达到连接点设计要求，并已成功应用到CFRP工作梯上；经过长期的外场部队使用表明，此连接设计是有效可靠的。

　　高强增韧树脂可以有效改善CFRP的层间性能，提高冲击破坏能量的阀值，有效降低发生分层破坏的概率。以经常受到磕碰的梯管、梯板应用实例，铺层设计时由内及外采用缓冲层、结构层、功能层的设计方案，缓冲层主要是由吸能高强泡沫夹芯构成，可以有效吸收缓冲来自外界的冲击能量，从而有效阻止结构层的破坏。结构层主要是单向CFRP,主要担负工作梯的承载任务，起到主承力的作用。功能层采用高韧性、抗冲击的混杂编织复合材料并采用±45°铺设，可以有效的将局部冲击能量进行整体分散，大大降低局部受损概率。经过试验测试及外场试用表明，此种结构技术方案可以有效提高工作梯的抗冲击能力。

　　随着复合材料低成本成型工艺的成熟与推广，将大大降低CFRP地面保障的生产技术难度和成本，更好的推广CFRP在地面保障设备的应用。随着碳纤维批量产业化的成熟，碳纤维的价格也会逐渐降低，如此以来CFRP地面保障设备会性价比更高、更具有竞争力。轻量化、小型化、功能多样化是CFRP地面保障设备优势，也是为了地面保障设备的发展方向。CFRP地面保障设备的轻质、耐腐蚀优点更适合应用与海域、岛屿、航母、舰艇等高盐雾、高机动的作战环境。

　　阅读延伸：《碳纤维复合材料在军事方面的用途》