現(xiàn)代飛機復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù)正向著以共固化／共膠接為核心的大型整體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件為對象，以低成本為目的，以自動化和數(shù)字化制造技術(shù)相結(jié)合為手段的方向發(fā)展。為保證我國大飛機研制項目的順利實施，精化傳統(tǒng)復(fù)合材料制造模式，進行現(xiàn)代復(fù)合材料飛機構(gòu)件制造技術(shù)的研究與擴大應(yīng)用是十分必要的。


      與金屬材料相比，高性能纖維復(fù)合材料成本高，所以必須在纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件制造過程中廣泛實現(xiàn)自動化和數(shù)字化相結(jié)合的現(xiàn)代復(fù)合材料制造技術(shù)，以達到降低飛機全壽命周期內(nèi)成本的目的。

1復(fù)合材料用量大幅提高

       目前，國外新一代軍機和民用運輸機已普遍采用高性能樹脂基碳纖維復(fù)合材料，第四代戰(zhàn)機復(fù)合材料用量占飛機結(jié)構(gòu)重量的20% - 50%，干線客機約為10% - 50%。 以波音777為例，在其機體結(jié)構(gòu)中，鋁合金占70%、鋼11%、用量已占到結(jié)構(gòu)重量的50%，不僅數(shù)量激增，而且已用于飛機的主承力構(gòu)件。鈦7%，復(fù)合材料僅占到11%，而且復(fù)合材料主要用于飛機輔件。但到波音787時，復(fù)合材料的使用出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，其用量已占到結(jié)構(gòu)重量的50%，不僅數(shù)量激增，而且已用于飛機的主承力構(gòu)件。

2構(gòu)件集成化。整體化、大型化

       復(fù)合材料是大型整體化結(jié)構(gòu)的理想材料，與常規(guī)材料相比可使飛機減重15% - 30%，結(jié)構(gòu)設(shè)計成本降低15%-  30%，制造成本大幅降低。復(fù)合材料還克服了金屬材料容易出現(xiàn)疲勞和被腐蝕的缺點，增加了飛機的耐用性，改善了飛機的維修性，同時也帶來了飛機客艙的舒適性。

       美國CAI計劃將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體成型技術(shù)列為其最主要的關(guān)鍵技術(shù)之一，并于2001年開始用于F-35 (JSF)的驗證上。

      在波音787之前，飛機的機身段由約2500個配件、3萬個螺釘組裝起來，現(xiàn)在通過采用集成化的整體機身結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)方式更簡單、更可靠，且顯著減少了零件數(shù)目，減重約達20%。

3制造設(shè)備大型化

      在復(fù)合材料制造設(shè)備上，國外民機廣泛采用了高效的雙頭鋪帶機、自動鋪放設(shè)備、大型熱壓罐及超聲檢測設(shè)備等，為高速生產(chǎn)機體結(jié)構(gòu)提供了保障。
      ASC工藝系統(tǒng)公司已制造出用于波音787復(fù)合材料機身段固化的、世界上最大的熱壓罐。該熱壓罐最大壓力1. 02MPa，最高溫度232℃，作業(yè)區(qū)面積9m×23m，容積2214m3，重量500t以上。

    Flow Intemational公司制造了超大型噴水切割機，用于長達30m的波音787全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)機翼蒙皮層合板的切割，床
身為36m×6.5m。該磨粒噴水切割機可快速、高效切割厚的層合扳，且不產(chǎn)生過熱問題。

4復(fù)合材料下料、鋪放、切割實現(xiàn)自動化和數(shù)字化

       由Dassault Aviation公司同BAE體系公司聯(lián)合設(shè)計的商用噴氣式飛機機身采用浸漬樹脂的碳纖維窄帶和蜂窩芯材制造。該機身每節(jié)段尺寸為4.5m×2m，機身全部采用圓桶式復(fù)合材料(FUBACOMP)方案。

       B787飛機加工中生產(chǎn)出的第一個全尺寸復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)機身段的尺寸為7m×6m。這一包括桁條在內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)是在一副用殷伐鋼制成的大型芯軸中制作的，芯軸上安裝有加強筋的W形模腔，加強筋在纖維鋪放前被安放在模腔中，應(yīng)用計算機控制的復(fù)合材料鋪帶機完成纖維鋪放。模具被安裝在一個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，隨著鋪帶過程的進行，該機構(gòu)帶動筒型件旋轉(zhuǎn)，然后該構(gòu)件被包裹并放入熱壓罐中進行共固化，形成帶加強筋的殼體結(jié)構(gòu)。

5低成本制造技術(shù)廣泛應(yīng)用

       由于復(fù)合材料的成本較高，特別是制造成本，這是制約它進一步擴大應(yīng)用的主要障礙之一。以美國為首的西方發(fā)達國家紛紛制訂低成本復(fù)合材料發(fā)展研究計劃，不斷完善復(fù)合材料層壓板真空袋一熱壓罐制造工藝，開發(fā)高性能、低成本的復(fù)合材料制造技術(shù)，并已取得較大進展。如自動化的鋪帶機(ATL)、纖維鋪放機、樹脂轉(zhuǎn)移模塑成型(RTM)、真空輔助模塑成型(VARTM)、樹脂膜熔滲(RFI)、電子束固化及膜片成型等先進技術(shù)。

       RTM技術(shù)不使用預(yù)浸料和熱壓罐，可以有效地降低成本，配套使用三維編織機和三維縫紉機，可以制造較為復(fù)雜的零件。RTM技術(shù)在美國的F-22和F-35上得到了廣泛應(yīng)用。波音787機身的大部分地板采用RFI制造。波音787機翼后緣由德哈維蘭公司采用VARTM工藝制造，與傳統(tǒng)的熱壓罐技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)更堅固，易于修理，不易損傷。