复合材料飞行器构件制造分析

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复合材料构件设计理论及仿真研究进展

一、前言

航空、航天、航海等领域的重大装备发展迅速，服役环境更为恶劣，这对复合材料构件的性能与功能提出了严峻挑战。满足超轻量化、超高承载、极端耐热、高可靠性等指标，实现隐身、透波、抗爆、防火、减隔振等多种功能集成，需要在复合材料构件设计理论及仿真方法层面取得突破，相关内容成为国内外复合材料研究的关注重点。例如，美国空军实验室、剑桥大学等，建立了多功能复合材料构件优化设计与仿真方法、多参数多目标协同优化算法，设计了集承载、防热、隐身特性于一体的新型高性能复合材料构件，实现了高超声速飞行器、新型舰船等装备应用；我国的高校和科研院所在复合材料多尺度/ 多场耦合优化设计理论、数据驱动优化方法等方面也取得了良好进展。

值得指出的是，发掘复合材料构件的性能与功能潜力，突破现有设计与应用极限，依然是主要趋势；国内研究机构因起步晚、起点低，在复合材料构件设计理论与仿真方面相比国际先进水平仍存在不小差距。相关差距体现在四方面：

① 复合材料构件多场多尺度设计理论与优化能力未能完全建成，装备构件的轻量化、多功能集成水平受限；

② 有关复合材料构件动力学设计的理论认识不清，导致复杂构件真实服役预测难，性能与设计偏差大；

③ 复合材料构件的数据驱动仿真方法依然缺乏，从材料多尺度模拟到结构多尺度模拟均有待实现，制约了大型复合材料结构的性能设计及预测；

④ 复合材料构件强度与寿命仿真评价方法基础薄弱，真实与虚拟实验结合的构件性能与功能评价方法尚属空白。

目前，我国在复合材料构件设计理论及仿真的研究现状梳理不清，未来重点发展方向未有系统性探讨。本文立足复合材料构件应用快速增长的工程实践，从背景与需求、现状与趋势、重点发展方向等方面系统梳理复合材料构件设计理论与仿真研究进展，突出多场多尺度、动力学、数据驱动、强度与寿命等设计理论及仿真重点，据此提出未来研究建议，以期为复合材料构件的研究布局、研制应用等提供参考与启示。

飞行器制造工艺

飞行器制造工艺是指将设计方案转化为实际产品的一系列制造过程。这些过程包括材料选择、零件加工、组装、测试等环节，需要高度的工程技术和严格的质量控制。

首先，在飞行器制造工艺中，材料选择是非常关键的一步。飞行器需要具备轻巧、坚固和耐用的特性，因此一般采用高强度的金属合金或复合材料作为主要材料。这些材料通常需要经过特殊的处理工艺，例如铝合金需要经过时效硬化来提高其强度和硬度。

其次，零件加工是飞行器制造工艺中的重要环节。飞行器需要大量的零件，这些零件需要按照精确的尺寸和形状进行加工。一般采用数控机床进行零件加工，通过CNC编程控制刀具的

移动，实现对材料的切削加工。同时，还需要进行表面处理，例如镀铬、喷涂等，以提高零件的防腐蚀性和美观度。

然后，组装是将所有零件连接起来形成完整飞行器的关键一步。组装需要严格按照设计方案进行，每个零件的连接都需要经过精确的定位和固定。在组装过程中，还需要进行一系列的校验和调试工作，确保飞行器的各个部件能够正常运行。

最后，测试是飞行器制造工艺中不可或缺的一环。通过各种测试方法，例如静力学测试、动力学测试、温度测试等，来验证飞行器的性能和可靠性。只有通过这些测试，确保飞行器在各种工作条件下都能够安全、稳定的运行，才能够交付给用户使用。

总之，飞行器制造工艺是一个复杂而严谨的过程，需要高度的工程技术和严格的质量控制。通过材料选择、零件加工、组装和测试等环节的有机结合，才能够制造出高质量、可靠的飞行器产品。继续深入探讨飞行器制造工艺，我们可以详细介绍一些常用的制造工艺和技术。

复合材料制作飞机机翼工艺

复合材料制作飞机机翼是现代航空制造中的重要工艺。复合材

料通常由纤维增强树脂或金属基体组成，具有高强度、轻质和耐腐

蚀等优点，因此在飞机制造中得到广泛应用。下面我将从几个方面

介绍复合材料制作飞机机翼的工艺。

首先，复合材料制作飞机机翼的工艺包括材料选择和预制。在

材料选择方面，通常会选用碳纤维、玻璃纤维或者芳纶纤维等作为

增强材料，再配以环氧树脂、酚醛树脂或者聚酰亚胺等作为基体树脂。这些材料需要经过精确的配比和预处理，以确保制成的复合材

料具有理想的性能。在预制阶段，通常会采用手工层叠或自动化纺

织工艺，将纤维与树脂浸渍后叠压成型，形成所需的复合材料构件。

其次，复合材料制作飞机机翼的工艺还包括模具制作和成型。

模具是制作复合材料构件的关键工具，通常采用金属或者复合材料

制成。在成型过程中，预制的复合材料会被放置在模具中，并经过

加热和压力处理，使其固化成型。成型工艺通常包括热压成型、自

动纺织成型、注塑成型等多种方法，以满足不同形状和尺寸的机翼

构件需求。

另外，复合材料制作飞机机翼的工艺还涉及到后续加工和连接。制作好的复合材料构件需要进行表面处理、修整和加工，以满足飞

机机翼的设计要求。同时，这些构件还需要与其他部件进行连接，

通常采用粘接、螺栓连接或者机械连接等方式，确保机翼的整体性

能和稳定性。

总的来说，复合材料制作飞机机翼的工艺涉及材料选择、预制、模具制作、成型、后续加工和连接等多个环节。这些工艺需要严格

控制每个环节的质量和工艺参数，以确保最终制成的飞机机翼具有

优良的性能和可靠的质量。同时，随着航空制造技术的不断进步，

飞行器结构设计和分析的基础知识

飞行器结构设计和分析的基础知识飞行器是应用于空气或航空航天周围环境中的设备，由飞行器机身和相关系统组成。飞行器的结构设计和分析是飞行器设计的重要组成部分。在设计结构时需要考虑不同环境对结构的要求，以及结构本身的强度、刚度和稳定性等因素。本文将讨论飞行器结构设计和分析的基础知识，包括材料选择、载荷计算、强度分析、刚度分析和稳定性分析等方面。

材料选择

在飞行器结构设计和分析中，材料选择至关重要，不仅关系到结构的强度和刚度，还影响着飞机的重量和航程等因素。通常情况下，航空航天工程师会优先选择高强度、高刚度和低重量的材料，如铝合金、钛合金、纤维增强复合材料等。

对于小型飞行器，可以使用铝合金作为机身的基础材料，铝合金是一种轻质高强的金属材料，易于加工、成型和维修。对于大型飞行器，考虑到重量的影响，通常会选择钛合金和纤维增强复合材料。钛合金具有高强度、耐腐蚀和抗疲劳破坏等特性，而纤维增强复合材料则具有高强度、高刚度和低重量等特点，同时也具有良好的隔热、隔音和电磁屏蔽性能。

载荷计算

在结构设计前，需要对飞行器所受的各种载荷进行精确的计算，以确定合适的结构强度和刚度。载荷包括机体重量、机载设备重量、气动载荷、惯性载荷、引擎推力、飞行机动载荷和地面操作

载荷等。其中，机体重量和机载设备重量可以通过重量测量和工

程标准估算，而气动载荷则需要通过模拟飞行试验来获得，其余

载荷则需要通过数学模型计算。

强度分析

强度分析主要是通过对结构所承受的载荷进行计算和模拟，来

确定结构的强度是否符合要求。强度分析包括静态强度分析和疲

无人机结构用复合材料及制造技术综述

一、综述

无人机是近年来发展迅速的新兴技术，它是

一种无人驾驶的无人飞行器，具有自主导航、自动控制和自动跟踪功能，可以实现高空、

远距离、长时间的飞行任务。无人机结构的

研究和制造技术是无人机发展的关键，复合

材料是无人机结构制造的主要材料。

复合材料是指将两种或两种以上的材料结合

在一起，以满足特定功能的新型材料。复合

材料的优点是具有较高的强度、轻重比、耐

腐蚀性和耐热性等优点，可以满足无人机结

构的高性能要求。目前，复合材料已经成为

无人机结构的主要材料，广泛应用于无人机

的机身、机翼、尾翼和螺旋桨等部件的制造。

1、复合材料的分类

复合材料可以分为两大类：有机复合材料和

无机复合材料。有机复合材料主要由碳纤维

和树脂组成，具有较高的强度、轻重比和耐

腐蚀性，可以用于制造无人机的机身、机翼、尾翼和螺旋桨等部件。无机复合材料主要由

陶瓷纤维、玻璃纤维和金属纤维组成，具有

较高的强度、耐热性和耐腐蚀性，可以用于

制造无人机的发动机、燃料系统和控制系统

等部件。

2、复合材料的制造技术

复合材料的制造技术主要包括碳纤维增强塑

料（CFRP）技术、玻璃纤维增强塑料（GFRP）技术和金属纤维增强塑料（MFRP）技术。

（1）碳纤维增强塑料（CFRP）技术

碳纤维增强塑料（CFRP）技术是将碳纤维和树脂结合在一起制成的复合材料，具有较高

的强度、轻重比、耐腐蚀性和耐热性等优点，可以用于制造无人机的机身、机翼、尾翼和

螺旋桨等部件。CFRP技术的制造过程主要

包括碳纤维层压、树脂浇注、固化和表面处理等步骤。

（2）玻璃纤维增强塑料（GFRP）技术

玻璃纤维增强塑料（GFRP）技术是将玻璃纤维和树脂结合在一起制成的复合材料，具有较高的强度、耐热性和耐腐蚀性，可以用于制造无人机的发动机、燃料系统和控制系统等部件。GFRP技术的制造过程主要包括玻璃纤维层压、树脂浇注、固化和表面处理等步骤。

航空复合材料构件精确制造技术与应用研究

航空复合材料构件精确制造技术与应用

研究

摘要：随着军用航空器对作战效能比和民用航空器对燃油经济性要求的不断

提升，以碳纤维增强树脂基复合材料为代表的轻量化高性能材料得以在航空器上

广泛应用。由于复合材料优异的耐疲劳性能和高比强度、高比模量，复合材料已

经成为航空结构材料的主流，因飞机结构隐身、高速度、燃油经济性及高公差值

的要求，对复合材料构件的制造精度提出了更高的要求，传统的复合材料构件制

造精度已经无法满足当今飞行器的高要求，如何提高复合材料构件的厚度及外形

轮廓的制造精度，已经成为近年来国内外航空复合材料构件制造行业的研究重点。

关键词：航空复合材料；构件精确；制造应用

大型飞机制造水平是国家综合实力的重要体现。大型飞机的研制作为我国建

设创新型国家的标志性工程和重大战略决策，对经济、社会和国家安全意义极其

重大。在我国发展大型飞机制造水平的大背景下，提高核心部件制造关键技术，

为研制大型飞机提供技术储备至关重要。国家计划项目“大型航空复合材料承力

构件制造基础”围绕大型碳纤维树脂基复合材料航空承力构件制造过程中，预制

件自动铺放与固化成型、高质量加工与低损伤装配、缺陷检测方面的基础科学理

论与具体实施方案展开系统研究，取得了一系列重要研究成果，推动了我国大型

航空复合材料承力构件制造水平的发展。

一、概述

发展大型飞机是一个国家工业、科技水平综合实力的集中体现。大型飞机研

制作为我国建设创新型国家的标志性工程和重大战略决策，先进大型飞机研制过

程中，为确保其飞行性能不至于因大型化而下降，并符合低碳、节能、环保的要求，迫切要求其结构瘦身，并实现轻量化。采用先进材料是实现飞机减重增效的

复合材料在飞行器上的应用介绍

03
复合材料的特性
高比强度和比模量
抗疲劳性能
复合材料具有较高的强度和模量，相对于其质量而言，这使得它们成为航空航天和其他高强度要求的理想选择。
复合材料的抗疲劳性能较好，可以在反复应力作用下保持性能稳定。
良好的可设计性
良好的耐腐蚀性
复合材料的性能可以通过改变增强体和基体的比例、排列方式等来调整，以满足不同的使用要求。
03 复合材料在飞行器上的优势
减轻重量
复合材料的密度低，可以显著减轻飞行器的重量，从而提高燃油效率和载重能力。
轻量化对于飞行器的起飞、着陆和巡航性能都有积极的影响，有助于降低油耗和减少排放。
提高强度和刚度
复合材料具有优异的抗拉、抗压和抗疲劳性能，能够提供更高的强度和刚度，从而提高飞行器的结构稳定性。
生产周期长
总结词
复合材料的生产周期相对较长，这可能会影响飞行器的生产进度。
VS
详细描述
复合材料的制造过程需要经过多个环节，每个环节都需要严格的质量控制和时间把控，这导致了其生产周期较长。此外，如果生产过程中出现任何问题，都可能需要重新开始，进一步延长了生产周期。
材料性能不稳定
总结词
复合材料的性能可能会不稳定，这可能会影响飞行器的安全性能。
某些复合材料具有较好的耐腐蚀性，可以在恶劣的环境中长时间保持性能稳定。

飞行器精密制造技术研究

随着科技的不断发展，飞行器在助力人们实现空中出行和科学探索方面发挥着

越来越重要的作用。然而，想要保证飞行器的安全和性能，就必须依靠精密制造技术。本文将从加工材料、制造工艺、仿真计算等方面入手，探讨飞行器精密制造技术的研究发展现状。

加工材料

在飞行器制造中，材料选择至关重要。目前广泛采用的材料有：铝合金、钛合金、高温合金、纤维复合材料等。铝合金因具有成熟的加工工艺，常被用于制造机身、起落架等；钛合金则因其强度和轻量化特点而大量应用于发动机、舱壁等部位；高温合金则一般用于制作发动机高温部件。与传统材料相比，纤维复合材料由于其独特的优势，如重量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳、机械性能可调节等，得到越来越广泛的应用。对于每种材料，不同的加工方式和工艺对其特性的影响存在差异，必须根据实际情况来做出选择。

制造工艺

飞行器精密制造中的制造工艺需要严格掌控。其常用工艺包括：铸造、锻造、

深拉成形、精密锻造、数控加工等。不同的工艺对飞行器性能的影响也是不同的。其中，数字化数控加工技术是当前飞行器制造中的主流技术。该技术可以通过软件调整机床刀具运动轨迹，实现高精度、自动化的加工，无需重复刻度测量等大量人工操作，从而提高飞行器的生产效率和加工精度。但同时，数控加工技术不仅需要熟练、高效的编程，还需要针对不同的工件材料和几何形状进行加工参数的优化和应用。

仿真计算

仿真计算是飞行器制造中一种十分重要的技术。它可以用于预测材料和构件的

力学性能，减少重大事故发生概率。其中，最常见的是有限元分析技术。这一技术

飞行器材料与制造技术研究

航空产业是近几年来备受瞩目的行业，在这个领域中，飞行器材料与制造技术

的研究是一个非常重要的方向。飞行器在高空高速飞行的过程中，常常面临非常恶劣的环境，所以材料的选择和加工技术显得尤为重要。因此，针对飞行器材料及制造技术研究已经成为了当前的关键课题，今天我们来一探这个领域的研究意义和发展方向。

一、航空制造中的材料技术

航空制造中的材料技术是航空制造的核心，这也是航空器领域的一大门槛。因此，航空器材料的研发一直是航空制造领域中的一个重点。飞机常用的材料主要包括金属材料、复合材料、橡胶、塑料等。其中，金属材料主要包括铝合金、钛合金、镁合金等，而复合材料主要包括碳纤维、玻璃纤维、蜂窝材料、层板材料等。

在航空制造中，金属材料常用于机身结构、涡轮发动机叶片、钢制轮毂等部位。但是金属材料不能满足航空器的全部材料需求，因为铝、钢、钛等金属在航空领域中存在其局限性。钛合金材料具有比其他金属材料更高的强度和更低的重量，是航空制造中一种非常重要的材料。它与许多玻璃、钢和铝的材料相比，其强度和密度具有平衡点。

与此同时，随着制造技术的不断更新，金属材料也在不断的进行改进和升级。

例如，铝合金材料已经发展到了7系和2系，钛合金也在不断提升强度和耐腐蚀性方面的性能。

除了金属材料，复合材料也是航空制造中非常常用的材料。复合材料具有耐热、耐腐蚀、耐磨损等优点，同时也比许多金属材料更加轻便，能够使得整个航空器整体的质量更加轻便。复合材料的发展也给航空器的安全带来了极大的帮助。

二、制造技术研究

在航空器材料的选择之后，制造技术也成为了一个重要的环节。制造技术研究

直升机复合材料构件数字化生产线技术研究

1. 引言

直升机是现代军事和民用领域中重要的交通工具之一，其性能和安全性对于飞行器行业至关重要。直升机复合材料构件作为直升机结构的重要组成部分，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，被广泛应用于直升机的制造和维修中。

随着科技的不断发展，数字化生产线技术在直升机复合材料构件生产领域得到了广泛应用。传统的生产线设备和工艺已经难以满足快速、精确、高质量的生产需求。本文对直升机复合材料构件数字化生产线技术进行研究，探索其在直升机制造业中的应用前景。

2. 直升机复合材料构件数字化生产线技术的基本概念

2.1 数字化生产线技术的定义

数字化生产线技术是利用先进的数控机床、机械手臂、自动化控制系统、传感器等设备，通过数字化工艺规划、生产控制和质量检测，实现对产品生产过程的自动化、高效化和可追溯性。

2.2 直升机复合材料构件的特点

直升机复合材料构件的特点包括：轻质高强、耐腐蚀、尺寸复杂、几何形状多样化等。这些特点对生产线技术提出了更高的要求。

3. 直升机复合材料构件数字化生产线技术的应用

3.1 数字化工艺规划

数字化生产线技术通过虚拟仿真建模和优化算法，对直升机复合材料构件的生产工艺进行规划。利用计算机辅助设计和工艺规划软件，可以实现构件的三维模型生成、工艺路径优化、材料规格选择等过程，提高工艺的精确性和生产效率。

3.2 数字化生产控制

数字化生产线技术通过自动化设备和控制系统，实现对直升机复合材料构件生产过程的自动化控制。自动化设备如数控机床、机械手臂等可以实现对复合材料的切割、成型、固化等工艺操作。生产控制系统可以实时监测和调整生产过程参数，提高生产效率和产品质量。

飞行器制造中的先进材料研究

飞行器制造中的先进材料研究在现代科技的快速发展下，飞行器制造也在不断地寻求更先进的材料来提高制造品质，同时也迎合环保和可持续发展的需求。先进材料的研究涉及许多领域，从新型合金到纳米材料都在研究之中。本文将围绕先进材料在飞行器制造上的应用展开讨论，介绍一些最新的研究成果。

1. 先进材料的种类

在飞行器制造中，常用的先进材料有很多种类，比如高性能复合材料、高性能金属材料、高温合金材料、非金属复合材料等。它们各有特点，在不同的飞行器制造环节中都有着广泛的应用。

其中，高性能复合材料具有轻量化、强度高、耐腐蚀等特点，因此在飞机制造方面得到了广泛应用。非金属复合材料则是近年来快速发展的材料，它可以用于制造航空结构件、内部装饰等多种用途，同时降低了飞机的整体重量。

2. 先进材料在飞行器制造上的应用

在飞机制造中，先进材料被广泛应用于机身、机翼、发动机等

部件的制造。其中，机翼是最重要的部件之一，它需要具有高强度、高稳定性、高灵敏度等特点，因此常用先进材料进行制造。

同时，在机身和发动机制造中，先进材料也发挥着重要的作用。

例如，近年来受到广泛研究的“碳纤维增强塑料”（CFRP）材料，其强度和硬度比铝合金高出数倍，同时具有轻量、高韧性等特点，因此被广泛用于制造飞机的结构件上，比如机翼、车厢外壳等。

另外，随着航天技术的发展，先进材料的应用也逐渐扩展到航

天领域。在航天器制造中，常用的先进材料有氧化铝陶瓷、碳化

硅等高温陶瓷材料，这些材料具有高温耐受性、抗辐射、抗磨损

等特点，可以应对极端环境下的任务需求。

3. 先进材料的研究进展

航空复合材料零件制造技术与精准控制分析

航空复合材料零件制造技术与精准控制

分析

摘要：随着我国经济水平的迅速提高，我国科学技术也有了很大的发展，航空行业飞行器的制造业得到了极大的推动，而复合材料作为航天飞行器的关键组成部分，对我国航天领域的发展有着密切的关系。所以相关负责人一定要重视复合材料制作的进一步升级，来推动者我国行业事业的发展。航空飞行器以及智能机器人等尖端技术的发展在很大程度上提高了复合材料制造技术水平有着划时代的意义。本文根据分析了航天部件成型技术的发展现状，研究了航空柔韧性材料部件制造的正确发展方向，以期为我国航天领域的复合材料制作提供有益的思考和启示。

关键词：航空复合材料；零件制造技术；控制分析

一、引言

复合材料最早在20世纪60年代的开始用于航空领域制作过程中。复合材料在航天器中的使用大大提高了航天飞行器的质量和抗压强度，这对于我国航天工业的飞速发展有着重要意义。与此同时，航天器的发展趋势也越来越明显，航空复合材料的生产制造技术也更加成熟。随着复合材料制作的进一步发展，航天飞行器的性能有了很大的提高，而复合材料对于航空航天建设来说有着不可或缺的作用。

二、航空复合材料零件制造技术

2.1 RTM成型工艺

RTM成型技术是树脂转移整形技术的简称，将这种技术运用在复合材料的使用过程中，能够有效降低材料的投资成本，并且提高复合材料的制作效率，降低制造过程中的污染，以保护我国的生态环境。RTM成型技术可以形成大型的两面

整体部件，并且广泛应用于负荷结构较强的零件的生产制造中，比如应用在船舱

门的制作中。从检测技术的发展趋势来看，要想获得新的突破口，相关研究人员

飞行器材料与结构设计

飞行器是现代交通运输的一个积极发展领域。由于飞行器的发

展需要在各种环境和气候条件下飞行，所以安全性和可靠性是设

计的主要关注点。材料和结构设计是飞行器设计中的重要组成部分，它们对飞行器的飞行特性、安全性和耐久性有重要影响。在

本文中我们将详细探讨飞行器材料和结构设计。

一、材料选择

航空工业一直是新材料的推动者，世界上很多高强度材料的发

展都与航空工业有关。在飞行器设计中，应该选择强度高、轻质化、高航空性能和可制造的材料。

钛合金是一种重要的材料，它具有优异的强度、热稳定性和耐

蚀性，被广泛应用于飞行器的结构设计中，如[B2]B-2隐形轰炸机

中的钛合金翅膀、F-22战斗机中的钛合金机身结构等。

碳纤维复合材料也是一种新型的材料，它具有高强度、高弹性

模量、轻质化和抗疲劳等特性，被广泛用于飞行器的结构设计中，

如波音787、空客A350等机型都使用碳纤维复合材料作为重要的结构材料。

二、结构设计

在设计机身结构时，应考虑各个方面的因素，如强度、刚度、重量、空气阻力和气动稳定性等。在结构设计中，要选择合理的形状、挑选适当的材料和采用适当的设计方法。

在材料的选择方面，计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)技术已被广泛应用。CAD能够快速地进行三维建模和设计分析，CAM能够通过计算机程序准确地控制加工机器，从而实现高效、低成本制造。

在飞机构件的设计中，采用三维模型能够提供最准确的结构信息，以便进行结构分析和优化。同时，采用有限元法(FEM)和计算流体力学(CFD)等分析方法，可对结构进行静态和动态特性的模拟和计算。这种方法可以增加结构的生产效率，降低成本，提高安全性和耐久性。

飞行器结构用复合材料制造技术的应用及展望

飞行器结构用复合材料制造技术的应用

及展望

摘要：由于复合材料中具有可设计性强，轻质高强，热稳定性好，比刚度，

比强度较高等特点，在飞行器结构制造技术中广泛应用。在衡量飞行器先进程度

中复合材料的应用起到重要的技术指标作用。本文主要讲解飞行器结构用复合材

料制造技术应用以及展望。

关键词：飞行器；结构；复合材料；制造技术；展望

在飞行器结构制造过程中复合材料的应用越来越广泛，已经成为飞行器制造

技术发展的重要研究方向[1]。由于飞行器在制造中对性能具有较高的要求，因此，先进复合材料在航空工业中得到了广泛应用，这种情况也促进了复合材料的进一

步发展。新一代飞行器的发展目标为“轻质化、长寿命、高效能、高可靠、高突防、高隐身、低成本”。在复合材料中存在抗疲劳、可设计、轻质、高强、容易

实现功能与结构一体化的特点，因此，飞行器结构中先进复合材料的用量也可以

用来衡量飞行器的先进程度。

1 飞行器结构应用复合材料制造技术的发展历程

早在20世纪60年代中期，在飞行器结构中已经开始应用先进复合材料了，

这些年来，在飞行器结构中复合材料的应用经过由次到主、由小到大，从局部到

整体，从结构到功能的发展过程[2]。在第一个阶段中，主要在飞行器的受力比较

小的地方应用复合材料，比如口盖、舱门、方向舵、整流罩等。在第二阶段，在

飞行器的平尾、垂尾等一级承力位置应用复合材料。在第三阶段中，在飞行器的

机身、机翼等主要承力结构也开始应用复合材料。复合材料具有较强的减重作用，具有较强的整体成形技术，能够降低连接，进而提高气动性能以及结构可靠性。

航空复合材料成型与加工技术

摘要：复合材料通常是指由高分子材料、无机非金属材料或金属材料复合而

成的一种新材料。复合材料可定义为出两种或两种以上具有不同的化学或物理性

质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有

明显的界面。具有重量轻、设计制造性能好、复合效应高等特点，以及比强度和

比模量高、疲劳寿命长、抗腐蚀性能好等优点。

关键词：航空复合材料；成型；加工技术

一、复合材料成型技术

1.1自动铺放技术

自动铺放技术主要有自动铺丝和自动铺带两种技术，这两种技术的共同点是

都采用了预浸料，并能实现全自动化与数字化制造，高速高效。自动铺放技术非

常适用于制造大型复合材料结构件，在各种飞行器，尤其是大型民用飞机结构的

制造中所占比重越来越大。自动铺带技术的原材料是带隔离衬纸的单向预浸带。

切割、定位、堆叠和轧制均采用数控技术自动完成，并由自动铺带机实现。多轴

龙门机械手可用于完成胶带铺设位置的自动控制，核心部件——铺带头配备有预

浸带输送和切割系统，可根据待铺设工件的轮廓自动完成预浸带预定形状的切割。加热后，预浸料带在压辊的作用下铺设在模具表面。该方法具有高质量、高效率、高可靠性和低成本的特点。主要用于平面或低曲率弯曲部件或准平面复合材料部

件的层压制造。特别适用于大型复杂零部件的制造，减少了组装件的数量，节约

了制造和组装成本，大大降低了材料的废品率和制造时间。

1.2热压罐成型

热压罐成型工艺是目前复合材料结构件制造过程中应用最广泛的方法之一。

它利用热压罐内的高温压缩气体对复合材料坯料进行加热和加压，以完成固化目的。热压罐主要由罐门及罐体、风机系统、加热系统、冷却系统、真空系统、压

飞行器设计与制造技术的研究

一、引言

飞行器设计与制造技术是一门涉及到多个领域的交叉学科，包括材料科学、机械工程、航空航天等多个领域。由于现代飞行器的多样化和复杂性，对于飞行器设计与制造技术的要求也越来越高。本文将从材料选取、制造工艺等多个方面对飞行器设计与制造技术进行研究。

二、材料选取

飞行器的材料选用决定着其重量、强度、稳定性等关键指标。目前常用的飞行器材料包括铝合金、钛合金、镁合金、高性能复合材料等。

铝合金是应用较广泛的材料之一，其具有较高的强度、韧性和可靠性，同时也易于加工和维修。然而，由于铝合金密度较大，使用重量也比较大，不适用于大型飞行器。

与铝合金相比，钛合金的强度和硬度更高，同时密度较小，具

有良好的比强度和比刚度，被广泛用于制造高性能飞行器和发动

机部件。

镁合金是一种轻质材料，具有较高的比强度和耐腐蚀性，常被

用于制造飞机螺旋桨、飞机外壳等部件。

高性能复合材料是一种由多种材料组成的新型材料，其具有较

高的强度、刚度和轻量化特性，广泛用于现代飞行器的制造。

在材料选取中，需要根据飞行器的使用场景和要求，综合考虑

材料的物理性质、力学性质、加工性能等因素，选择适合的材料。

三、制造工艺

飞行器的制造过程涉及到多个环节，包括设计、加工、装配和

测试。传统的飞行器制造采用的是分段制造的方式，即先制作出

各个部件，再进行装配。这种方式需要制造多个部件，增加了成

本和制造周期。

近年来，随着3D打印技术的发展，飞行器制造方式也得到了改变。3D打印技术可以实现一次成型，降低了制造成本和制造周期。同时，也能够制造复杂形状的零部件，提高了飞行器的稳定性和性能。