清华大学姚学锋教授：大飞机橡胶密封结构设计

作者简介

姚学锋，博士，清华大学，教研 系列长聘教授 ，博士生导师。长期从事先进复合材料、航空橡胶密封结构、复合材料修复、无损检测、实验固体力学等领域的基础科学与工程应用研究。 2022 年与国营芜湖机械厂共同创立清华大学航空复合材料智能修复技术联合研究中心。 2024年被聘为C929项目特聘专家 。取得的创新性研究成果：①发展了先进复合材料结构的数字化设计方法，开发了复合材料非接触测试及性能评价技术；②提出了航空橡胶密封结构的工艺、制造、设计、测试一体化研究方法，引领了大型客机国产橡胶密封结构的产学研一体化深度交叉融合发展方向；③建立了航空复合材料结构智能化及数字化修复技术体系与先进修复装备平台，奠定了复合材料快速修复设计及工程应用的科学技术基础。

航空织物橡胶密封结构是飞机重要的功能结构件，安装在飞机舱门和机体结构、活动面和固定结构界面，以及油箱、增压舱或货舱开口结构、吊挂、短舱或辅助动力装置（ APU ）舱防火结构等区域。航空密封结构的综合性能及其可靠性对于飞机的服役安全性至关重要。

大型客机橡胶密封结构典型使用位置示意（柯玉超，2016 ）

飞机服役环境的复杂性与全寿命安全设计的高要求，使得国产飞机复杂织物橡胶密封结构在制造工艺、力学分析、优化设计及试验验证等关键环节，既面临制约发展的“卡脖子”技术挑战，更迎来了突破关键技术、实现自主创新研发、推动产业高质量发展的战略机遇。

复杂织物橡胶密封结构（ a ）、复杂织物橡胶复合材料（ b ）、内部网状织物（ c ）、表面密织织物（ d ）、密织织物正面结构（ e ）及密织织物背面结构图（ f ）

大型客机研制是极为复杂的系统工程，每个部件的设计、制造、验证、安装等都直接关系到大型客机的服役安全性、乘客舒适性。我国在C919、C929等大型客机研制中，迫切需要建立航空橡胶密封结构的理论模型、设计方法、制造技术、检测方法及评价体系，突破国外航空橡胶密封结构的技术封锁。

自2008年中国商用飞机有限责任公司成立以来，姚学锋教授一直致力于航空橡胶密封结构的设计与评价技术方面的研究，至今已有17 年。《大飞机橡胶密封结构设计》凝结了姚学锋教授及其团队的系列创新成果，其出版将有助于提升我国大型客机橡胶密封结构的国产化及服役可靠性，也将为我国建设航空强国做出重要贡献！

吴光辉

中国工程院院士 飞机设计专家

中国商用飞机有限责任公司总设计师

2025年2月2日

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大飞机橡胶密封结构设计

姚学锋 著

北京 : 科学出版社, 2025. 12

ISBN 978-7-03-081674- 0

《 大飞机橡胶密封结构设计 》是专门论述航空橡胶复合密封结构设计的著作， 结合作者 17 年来对我国国产民机密封结构的科研工作及国内外发展的最新研究成果， 针对我国航空橡胶密封结构自主创新研制的国产化需求与“理论 - 方法 - 结构 - 装备 - 应用”的全生命周期研究主线展开，系统介绍了橡胶密封结构力学行为与设计、密封性能、制造技术、检测技术及评价等内容，整体涵盖了航空橡胶密封结构的力学模型及设计理论、泄漏模型及预测方法、制造技术与工艺力学、密封结构检测及评价等科学研究体系与工程应用场景， 践行 了基础科学 - 技术科学 - 工程科学三位一体的产学研深度交叉融合的创新理念。论述深入浅出，基础研究、关键技术与应用验证相互融合，同时提供了必要的预备知识与众多算例，以利读者理解与掌握本书内容。

多层结构织物橡胶复合密封结构。为了准确预测多层结构织物橡胶复合密封结构的力学性能和密封性能，必须考虑织物橡胶复合密封结构的多层结构形式。通常可以分为三个结构层次进行分析 ： C1 级别：包括纤维束的特性和橡胶的分子结构 ； C2 级别：主要考虑织物的纺织形式和在结构中的体积分数 ； C3 级别：密封结构通常分布在飞机的不同位置，其形状根据其功能而变化，不同的形状也会影响密封结构的性能

本书内容分为四篇，共 21 章，具体包括：第一篇 密封结构力学行为与设计；第二篇 密封结构密封性能；第三篇 密封结构制造技术及其应用；第四篇 舱门密封结构智能设计及检测。

在课题组 17 年的航空橡胶密封结构科研中，得到了 中国商飞上海飞机设计研究院 、西北橡胶塑料研究设计院有限公司、中国航发北京航空材料研究院等国内单位的大力支持与帮助。 本研究工作得到国家自然科学基金项目(NSFC：12172191；11472152)经费资助与支持。

本文摘编自《 大飞机橡胶密封结构设计》（姚学锋著. 北京 : 科学出版社, 2025. 12）一书“前言”“序”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-081674-0

责任编辑：赵敬伟 赵 颖

本书可供自然科学与技术科学众多学科，如材料学、物理学、化学、化工学、飞行器设计、力学、电磁学、热力学、光学、声学，以及航空航天航海、土木、机械、能源、石油、交通、体育、医疗等工程领域的高校师生和科技人员阅读。

（本文编辑：刘四旦）

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