航空复合材料整体成型技术应用

航空复合材料整体成型技术应用
（作者单位：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司）
◎郭璐璐
整体成型技术的应用对以往的装配
流程进行了简化，可以在较短的时间内完成零部件的装配作业，有利于提高生产制造效率，减少成本投入。

航空复合材料整体成型技术具有经济性、装配简单和翼身一体化等特点，要加强对这项技术的研究与应用，选择合适的整体成型技术方法，以此促进施工工艺的有效落实，保证这项技术应用的有效性，对航空制造业的进一步发展有着重要意义。

一、航空复合材料整体成型技术优点复合材料在多个领域中都得到了广泛应用，在大型机械设备制造中也能够取得良好效果，逐步向着大型化的方向发展。

大型化构件在应用期间方便装配作业，节省了施工时间，同时也可以避免多构件装配过程中存在的隐患问题。

航空复
合材料整体成型技术应用优点比较多，主
要体现在以下几个方面：
1.经济性良好。

整体成型技术在应用期间能够利用多种连接方法将多种复合材料零件连接在一起，组成一个整体结构，这在一定程度上节省了装配时间，不需要进行零件对接，使得航空构件内部分段数量减少，航空设备的整体性得到了提升。

在成本投入方面，由于整体成型技术的应用省去了多个环节，减轻了结构重量，复合材料的用量也有所减少，节约了材料成本投入，具有良好的经济性特点。

2.便于装配工作的顺利开展。

航空产品的内部结构较为复杂，组成的零件数量和种类比较多，以往在进行装配时需要的紧固构件有几十万个，装配人员的工作量比较大，同时，容易出现监控管理不到位的情况，无法保证构件之间连接的有效性，所以存在一定的质量隐患。

复合材料整体成型技术的应用能够将多种零件形成一个整体，使装配期间使用的紧固构件缩减到几千个甚至几百个，便于装配工作的顺利开展，节省了装配时间，方便了装配期间的管理与控制工作。

原有的航空制造中，装配期间需要使用专门的工具设备对构件进行打孔操作，在此期间要保证孔的精度和质量。

另外，为了对电化腐蚀现象进行有效控制一般都会用湿化装配方法，这种方法所需的资金量比较
大，增加了设备制造成本。

而复合材料整体成型技术的应用可以简化操作流程，不需要进行上述的复杂操作，能够在提高装配效率的同时控制装配成本。

3.机身机翼一体化。

这项技术在应用过程中也能够促进机身机翼的融合，进行统一装配和结构设计，满足航空飞机的现代化生产制造需求，提高航空设备的整体应用性能。

如美国的无人作战飞机X45-A，即采用高度翼身融合体的无尾式飞翼布局，复合材料占机体结构的比例超过50%，大部分构件由整体成型技术制成；另外无人作战飞机X-47A 采用高度翼身融合体的无尾飞翼式布局，全机结构由复合材料，全机结构由复合材料制成，沿中轴线上下分4大块制成，充分发挥了复合材料整体成型的技术优势。

二、复合材料整体成型技术方法1.共胶接。

共胶接也叫胶接共固化，是指一个或多个已经固化成型与另一个或多个尚未固化的预成型件通过胶粘剂，在一次固化工艺中固化并胶接成1个整体制件的工艺方法；共固化。

共固化是指2个或2个以上的预成型件经过同一固化一次固化成型为一个整体构件的工艺方法。

2.二次胶接。

二次胶接是指将2个或多个已固化的复合材料零件通过胶接而连在一起的工艺方法。

二次胶接工艺方法的优点在于：二次胶接无应力集中现象，提高结构的疲劳寿命；二次胶接不需要钻孔，结构完整性好，密封性能好；零件分次固化，工艺风险小。

三、复合材料整体成型技术的应用复合材料的应用领域不断增多，在航空制造领域中的优势作用也更加明显，在航空飞机的非承力构件和承力构件的制造中都得到了广泛应用。

整体成型技术的研发与应用也进一步提高了这一材料在航空领域的应用效果，使其具有良好的发展前景。

复合材料的种类比较多，目前在我国军民飞行器上也能够看到复合材料的影子，且广泛应用于飞行设备的重点结
构部位的制造中。

复合材料的快速更新和技术的不断完善能够实现复合材料构件的批量生产和应用，有效提高了这类材料的应用水平，同时也可以更好的满足航空设备的制造需求。

从目前航空复合材料整体成型技术的应用情况来看，应用的部位越来越多，其主要体现在航空飞机机身部位、球面框部位、机翼部位、尾部部位等，不同构件的结构性能得到了显著提升，发挥了突出的应用优势，不仅可以减轻结构重量，还可以缩短施工周期，使航空制造的效率得到显著提升。

复合材料整体成型技术在应用过程中总结出了较为完善的施工经验，且借助多种整体成型技术实现了壁板、加筋工件的加工制造，对于一次曲型结构也可采用复合材料进行加工生产。

共胶接、共固化和二次胶接等技术可充分说明国内复合材料整体成型技术应用的不断完善，在此种基础上所制造出的大尺寸复合材料加筋壁板可对以往技术的不足进行有效弥补。

另外，研发团队开发了可实现“零吸胶、常温加压”工艺的环氧和双马来酰亚胺预浸料，突破了大尺寸/整体化复合材料构件成型时温差大、加压窗口对构件质量影响的技术瓶颈，为大尺寸/整体化复合材料构件的制造奠定了基础。

当然，和欧美等发达国家相比，我国航空复合材料整体成型技术的运用相对较少，工艺技术水平相对较低，自动化水平相对低下，制件质量及性能有待提升，研制成本相对较高。

为了应对航空制造业的发展要求，应该大力开展整体成型技术的相关研究，以实现复合材料整体成型技术的跨越式发展。

结语：航空复合材料构件的整体化发展是未来的必然发展趋势，能够将复合材料的优势充分体现出来，减轻复合材料构件质量，提高航空设备的整体的应用性能，而且不用投入较多的装配成本。

要实现航空复合材料的科学使用，结合设备构件生产制造特点选择适合的整体成型技术，有利于强化整体成型结构作用，促进了功能一体化目标的达成。

在这一过程中可以融入现代化科学技术，提高整体成型
工艺的自动化水平。

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