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学科前沿技术学习总结报告 飞机复合材料技术低成本制备技术方案 班级 学号：2007300019 姓名：吴晓东 摘要 在航空制造领域，复合材料已成为铝、钢、钛之后，迅速发展的四大航空材料之一，所占比例也越来越高，在民用飞机上获得了大量应用。本文先对复合材料的概念，发展历程和应用方面进行简单描述。再提出了复合材料现在的发展问题——高制造成本，并详述了复合材料的先进的制备技术。最后，提出了复合材料的低成本制备技术方案。 概述 复合材料是用两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料，与传统材料相比，复合材料具有性能可设计性、材料与结构同一性、复合效应、材料性能对复合工艺的依赖性等特点，由此可具有高硬度、高比强度、高比刚性、阻尼减震性好、破损安全性高等突出优点，自20世纪40年代兴起以来，一直成为世界关注、研究的热点，得到迅速发展。 在航空制造领域，复合材料已成为铝、钢、钛之后，迅速发展的四大航空材料之一，所占比例也越来越高，在民用飞机上获得了大量应用。从目前波音和空客两大航空制造巨头的激烈竞争来看，在飞机的材料和技术选择上，没有复合材料的飞机是没有任何竞争力和发展潜力的。空客和波音在每一个新机型的宣传以及与对手的比较中，都会将复合材料的用量作为一个重要的卖点来宣传。随着复合材料低成本化、数字化制造技术的发展及应用，目前大型飞机机翼整体壁板、梁、机身等零部件大都采用了自动铺放技术。采用自动铺放技术成型的零件性能好，效率高，质量稳定可靠，可以有效提高设计许用值，减轻结构重量。 飞机结构的复合材料化已成必然的发展趋势，大型飞机结构的主体材料必将是复合材料而非金属已是不争的事实。这一趋势将从根本上改变飞机结构设计和制造上的传统，也将改变航空工业供应链的重组进程，能否适应这一重大变革，势必影响和决定一个国家航空制造业的成败兴衰。目前，飞机制造中复合材料的用量已成为衡量某型飞机先进性、舒适性的重要指标，是世界飞机制造强国竞相发展的核心技术，也是我国飞机制造业的重点发展领域。 二、复合材料发展问题 大量应用近年来, 先进复合材料在飞机结构上的应用不断发展, 先进复合材料结构的研制成功和扩大应用, 需要设计、材料和制造各方面的协同努力, 可以用“ 设计是主导、材料是基础、制造是关键” 来描述三者的作用和相互关系。开发复合材料设计、材料、工艺新技术已成为新一代飞机研制中的一项关键技术。 复合材料技术作为大飞机关键制造技术之一，已经在航空航天、国防等领域得到了前所未有的发展。大飞机项目的正式启动以及复合材料在各机型中的大量使用为复合材料技术的发展注入了强大的活力，而复合材料的高成本成为限制其扩大应用与发展的主要因素之一，一些国家纷纷制定了低成本复合材料计划，使复合材料低成本化成为复合材料技术发展研究的核心问题。 复合材料的成本主要包括3 个方面：原材料成本、设计制造成本以及使用维护成本；低成本。复合材料技术包括了低成本设计技术、低成本制造技术和低成本材料技术。其中，低成本制造技术是核心。结合美国制造商提供的信息，应用中复合材料成本组成主要为材料（15%）、预浸料铺叠（25%）、装配（45%）、固化（10%）、紧固工艺（5%），在实际生产中，为降低成本，设计/ 材料/ 制造一体化技术和成形工艺技术是复合材料低成本制造技术的研究重点。 三、先进的复材构件制造技术 目前已开发了多种低成本制造技术，包括树脂传递模塑成形技术、树脂膜渗透技术、真空辅助树脂渗透成形技术、纤维缠绕、拉挤成型以及自动铺放等。 RTM 工艺该技术已获得了较为广泛的应用，是航空、航天先进复合材料低成本制造技术的主要发展方向之一。该工艺避免了预浸料的生产工序，能够适应航空航天复合材料结构件的小批量、多品种的生产特点。但是，在实际生产过程中，还要结合模具的资金投入来决定否选择RTM 工艺。 RFI 和VARI 工艺R F I 采用传统的真空袋压成形方法，避免了R T M 工艺所需的树脂计量注射设备和双面模具的加工，大大降低了成本，然而对材料和工装的耐高温性具有较高求；VARI 摆脱了热压罐设施的依赖，具备明显的低成本潜力，却需要材料、工艺和设计人员的协同配合。 纤维缠绕、拉挤成型纤维缠绕是筒形件的低成本快速制造方法；而拉挤工艺在生产过程中没有边角废料，生产效率高，并可以节省原料和能耗。 自动铺放技术。目前，该技术在速度和准确度上有了很大改进，以自动铺放技术为代表的自动化成型技术能够降低生产成本，提高复合材料构件质量。但是由于应用规模的限制，全自动化生产往