大飛機復合材料應用及制造技術探析

李春威，馬瑛劍

(中航通飛華南飛機工業有限公司，廣東 珠海 519090)

復合材料是我國飛機生產和制造中應用最為廣泛、最具有發展前景的一種原材料。復合材料是指以兩種或兩種以上的金屬或非金屬為原材料，依據材料性質，利用物理或化學方法組成能夠應用于不同場景的新型材料。復合材料由多種材料組合而成，可充分發揮各種材料的優勢，提高材料的整體性能[1]。與其他飛機制造材料相比，復合材料具有更大的優勢，可廣泛應用于飛機生產制造。

1 復合材料在現代大飛機中的應用

1.1 在民用飛機中的應用

將復合材料應用于飛機生產制造，可實現各種資源和材料的有效整合，將飛機生產的各種零部件化零為整，可減少各種零部件數量，減少飛機因零部件鏈接和安裝質量問題引發的安全事故[2]。金屬材料在飛機生產制造中占據著較大比重，其堅固性和結構穩定性會對飛機生產質量產生直接影響，而非金屬材料在飛機生產過程中也發揮著越來越重要的作用。復合材料結合了金屬材料與非金屬材料的優良性能，可保證民用飛機生產質量，節省生產制造成本，在民用飛機生產過程中有著越來越廣泛的應用。

1.2 在飛機主承力結構中的應用

主承力結構是保證飛機整體結構質量和穩定性的最主要的結構。復合材料在飛機生產制造中的應用最初是以替換艙門、整流罩等次承力結構為主，隨著研發水平的不斷提高，復合材料應用于不同種類材料中，逐步優化升級，綜合性能不斷提升，取得了顯著成效[3]。這種性能越來越好的復合材料能夠滿足飛機主承力結構的性能要求，已應用于中央翼盒、機身上蒙皮壁板、機身尾段等主承力結構中，其以碳纖維為主，能夠完全替代以往的材料，具有更高的質量和性能。

1.3 在復雜曲面結構件中的應用

復雜曲面結構件是飛機的重要組成部分，其在生產制造過程中極易受到壓力影響而出現變形問題。飛機生產制造對復合材料性能的優化和鋪層設計等提出了更高的要求，復合材料在飛機復雜曲面結構件中的應用存在制造變形和鋪層設計難度大等問題[4]，在未來的發展過程過程中，要想讓復合材料能夠在飛機復雜曲面結構件中發揮更大的作用，應重點解決以上兩個問題，對復合材料性能進行優化。

1.4 在飛機結構件制造中的應用

飛機生產制造涉及各種零部件和結構件，整體成型和共固化飛機生產制造已成為主要發展趨勢。復合材料具有的易于成型、高性能等優勢能夠滿足飛機生產制造技術要求，可減少各種零部件和結構件的生產制造，節約制造成本和資源[5]。

2 現代大飛機復合材料制造技術

復合材料的應用已成為現代大飛機生產制造的主要發展趨勢，但由于受到技術條件的限制，復合材料生產技術難度較大，其應用和推廣存在一定的困難。對現代大飛機復合材料的制造技術進行分析，能夠為其廣泛應用起到重要的推動作用。

2.1 整體制造技術

整體制造技術是復合材料在現代大飛機生產制造中廣泛應用的重要技術基礎。復合材料是將多種類型材料進行整合，綜合各類材料的優勢性能，需要借助整體制造技術來提升復合材料質量。復合材料的整體制造技術應用消耗量巨大，成本較高，目前無法廣泛應用于所有型號的飛機生產制造。要提高復合材料的整體制造技術水平，就要對制造技術和工藝進行優化升級，在提高技術質量和應用效果的同時，降低技術應用成本。

要想提高復合材料的整體制造技術水平，應采用自動鋪放、共固化及共膠接等技術。其中，共固化技術是飛機生產制造發展的主流技術之一，將其用于復合材料的整體制造技術中，可在整合零件數量的同時，達到減輕復合材料結構質量、控制生產制造成本消耗的目的。無論是民用飛機還是軍用飛機，飛機的隱身性能都是飛機生產的重要指標之一。通過提高復合材料的整體制造技術水平，能夠減少飛機機身表面縫隙，有效降低RCS值，令飛機達到更好的隱身效果。

2.2 自動鋪放技術

自動鋪放技術的應用不僅能夠提高復合材料的質量和制造技術水平，還能降低復合材料的生產制造成本。自動鋪放技術以復合纖維材料為主要原料，能夠解決以往應用纏繞技術導致的機身凹面縫隙等問題，有效改變和調節復合材料機身的厚度。其能夠通過自動化制造技術的應用，有效提高飛機預制件的生產質量和效率。

自動鋪放技術在實際應用過程中根據不同材料，可分為自動鋪帶和纖維自動鋪帶兩種零件生產方式。自動鋪帶主要應用于規格型號較小的零件，纖維自動鋪帶主要應用于規格型號較大的零件。飛機生產制造過程中，不同部位對材料的性能要求不同，在應用自動鋪放技術時，要結合不同要求來選擇合適的零件生產方式，依據相關的技術操作規范來保證零件制造流程的規范性。

2.3 數字化設計制造技術

要想使復合材料在飛機生產制造過程中發揮更大的作用，應保證復合材料質量。合成復合材料時，其結構會對質量和應用效果產生直接影響。數字化設計制造技術能夠提升復合材料零件生產質量，在對復合材料零件進行設計時，其能夠借助互聯網和數字化信息技術，呈現出更加細致準確的三維視圖，在建立零件模擬模型時，與CAD軟件相結合，通過對零件模型信息的分析來保證零件設計和生產的科學性和準確性。在復合材料零件生產制造中應用數字化設計制造技術，可呈現更加準確的零件設計信息數據，對零件生產制造周期進行更加合理的規劃，有效減少生產零件過程中存在的過度消耗資源和成本高昂等問題。

3 結語

復合材料在現代大飛機生產制造中扮演著重要的角色，已經成為飛機制造行業的主要發展趨勢之一。但由于受到生產制造技術水平的限制，復合材料的應用具有一定的局限性。在未來的飛機制造發展過程中，應對復合材料進行調整和優化，解決技術難題，促進其應用推廣。