在國內，我國自60年代就開始研制復合材料纏繞設備及其成型工藝。如北京玻璃鋼研究設計院、航天一院703所、航天四院43所、哈工大以及華中科技大學等單位先后研制出不同的復合材料纏繞成型設備。西工大通過自主研發的多功能布帶數控纏繞機（見圖4），工作效率高，纏繞出的制品達到型號工藝要求，成為能夠滿足高性能發動機噴管以及宇航飛行器絕熱、耐燒蝕部件研制的關鍵配套設備。但是，上述纏繞成型設備基本上都是針對型面規則的回轉體零件研制開發的，對于諸如大飛機的機翼、機身、風電葉片等大型非規則復雜結構件無法實現纏繞成型。

西工大自主研發的多功能布帶數控纏繞機

1.2 帶纏繞成型的應用

帶纏繞成型技術在風力發電機組上的應用主要是葉片、機艙和導流罩的纏繞成型。葉片作為風力發電裝置最關鍵、最核心的部分，其材料和制造工藝將決定風力發電機組的性能和功率，也決定風力發電機組的成本。針對復合材料風電葉片的纏繞成型，德國、丹麥、美國等風能資源利用較好的國家在大型葉片的材料體系、外形設計、結構設計、工藝裝備等方面作了大量的研究開發工作，并取得了豐碩的成果。據報道，現今世界上最大風力發電機的裝機容量為5MW，旋轉直徑可達126.3m。丹麥的LM公司為此裝備配套纏繞出了61.5m長的復合材料葉片，單片葉片的重量接近18t，成為世界最大的復合材料葉片“巨人”。這一實例成功地體現了材料、結構和工藝三者的完美結合。

作為可再生的清潔能源之一，我國已經開始注重風能的開發和利用。在國家科技攻關項目和863項目的共同支持下，我國已基本掌握了風力發電機組及復合材料葉片的設計和制造技術；“十五”期間，將完成MW級風力發電機組的研制，為我國風電產業參與常規能源市場競爭奠定基礎。據最近的資料報道，到2020年，我國將投資2000億元用于風力發電建設，新增風力發電能力將達3000MW，并要求風力發電裝備本土化。為此，國內的一些企業和研究機構正在加緊研究開發1.5MW風力發電裝備和與之配套的大型復合材料葉片。國家對可再生清潔能源的支持，為復合材料風電葉片纏繞成型技術提供了難得的發展機會。
2 、帶鋪放成型技術研究現狀及應用

2.1帶鋪放成型的研究現狀

歐美發達國家于20世紀70年代開始研究帶鋪放成型技術，并取得了很大進展，已開發出復合材料帶鋪放成型設備，如美國Vought飛機公司的大型CTLM鋪放機，該系統有2個鋪放頭，可同時鋪放2個不同部位，Vought公司目前正使用此系統生產軍用C-17運輸機的水平安定面蒙皮。EADS-CASA是歐洲最早使用平面自動鋪帶機和曲面自動鋪帶機生產復合材料結構的公司，與手工鋪貼相比，CASA自動鋪帶機具有很高的生產效率，一般是手工鋪貼的10倍。當用150mm寬預浸膠布帶作平面鋪放時，生產效率是手工鋪貼的22倍以上。波音公司在自動鋪帶技術方面投入大量資金和人力，發展自動鋪帶技術生產B2轟炸機大型復合材料構件。近年來，波音公司也將自動鋪帶技術應用于其他項目，主要包括Navy A6轟炸機（復合材料機翼）、F-22戰斗機（機翼）和波音777民用飛機。波音777民用飛機的全復合材料尾翼、水平和垂直安定面蒙皮均采用自動鋪帶技術制造。

目前，帶鋪放成型技術在我國尚處于起步階段，國內復雜的鋪放制品基本上以手工鋪層為主，其生產效率低、鋪層質量不穩定、材料利用率低、制造周期長、費用高，難以實現復雜的結構設計要求，制約了我國航空航天制造技術的發展和水平的提高。由于復合材料帶鋪放成型技術對軍工事業和國防事業有著重大意義，歐美發達國家對我國嚴密封鎖，并限制高檔、精密和敏感復合材料成型工藝裝備對我國的出口，使我國無法走“引進、消化、吸收”的捷徑。國內科研院所和企業一直致力于帶鋪放成型技術的研究，以打破發達國家對我國的技術壟斷，促進國防、航空航天事業的發展。

2.2 帶鋪放成型的應用

美國航空制造商大量應用帶鋪放成型技術生產B1、B2轟炸機的大型復合材料結構、F-22戰斗機機翼、波音777飛機機翼、水平和垂直安定面蒙皮及C-17運輸機的水平安定面蒙皮等。歐洲生產的復合材料構件包括：A330和A340水平安定面蒙皮，A340尾翼蒙皮，A380的安定面蒙皮和中央翼盒等。
我國大飛機工程已經立項，復合材料規劃用量初期要達到15%，后期將隨著材料與設計制造技術的成熟逐步擴大，最終的上限可能接近甚至超過現有波音787的復合材料用量水平[10]，帶鋪放成型技術是保證大飛機項目順利實施的關鍵技術之一。對于現階段復合材料用量15% 的目標，翼面壁板類構件將成為主導。對于20年研制周期的大飛機計劃，為進一步提高飛機性能，加大復合材料用量勢在必行，復合材料機身鋪放技術將成為后期的關鍵技術。

帶纏繞、帶鋪放成型技術的發展趨勢

隨著復合材料相關技術的發展，帶纏繞、鋪放成型技術呈現出多工藝復合化、成型設備精密化、CAD/CAM技術應用日益增多、成型設備與機器人結合化、熱塑性樹脂基復合材料逐漸增多及新型固化技術不斷應用的發展趨勢。
  
    （1）將帶纏繞成型與拉擠、鋪放、編織、壓縮模塑等工藝相結合，提高帶纏繞成型的工藝適應性。

由于帶鋪放可進行任意角度纏繞，還可在凹形表面纏繞，克服了纏繞工藝的不足；若將其與帶纏繞工藝結合起來，可解決某些結構類管狀構件的纏繞成型問題。纏繞-拉擠工藝加工的薄壁管改善了制品的力學性能，已用于汽車司機駕駛室框架的制造。帶纏繞與注射模塑工藝結合制造的自潤滑多面滑動軸承具有卓越的摩擦學行為。

（2）將帶鋪放成型與電子束固化技術結合是目前研究的熱點[3]。

電子束固化可以大幅度地降低制造時間、材料消耗和能源，是重要的低成本制造技術。傳統電子束固化采用鋪疊后一次輻射固化，要求電子束的能量高（3~10MeV），不僅使加速器投資巨大，并且輻射防護的投資也隨之增加。意大利的Guasti1977年首先提出“逐層電子束固化”的思想，完成一層鋪疊后即實施電子束固化，只需0.5MeV電子束能量，并可以獲得良好的力學性能。帶鋪放成型與電子束固化技術結合的研究逐漸進入實用階段。
（3）為帶纏繞、帶鋪放成型設備配備精密張力控制系統，以提高制品成型精度。

在纏繞、鋪放成型過程中，張力與制品的強度、致密度、疲勞性以及一致性有著密切的關系，對制品性能影響極大。國內方面，西工大、哈工大等均在精密張力控制系統方面進行了大量研究工作，并取得階段性成果；國外方面，法國已開發出一種用于粗紗的張力控制系統。

（4）CAD/CAM技術在帶纏繞、帶鋪放成型工藝及裝備中的應用日益增多。

CAD/CAM與纏繞、鋪放成型工藝的結合，有助于縮短產品設計周期、減少廢品率、提高制品的質量，提高自動化水平及生產柔性。國內外均有一些實用化的軟件問世，但與傳統CAD/CAM技術相比，復合材料成型CAD/CAM技術的研究才剛剛起步，研究成果有限。

（5）將纏繞、鋪放成型設備與機器人相結合，增強成型設備的柔性及適用范圍。

機器人用于帶纏繞、帶鋪放成型，具有自由度多、運動靈活、工藝范圍寬等優點，尤其適合小型復雜構件的纏繞、鋪放成型，如不對稱構件和雙凹面構件等。歐美及加拿大正在研究開發機器人纏繞機，如比利時Leuven天主教大學用一臺PUMA-762機器人與兩軸數控纏繞機聯接，纏繞出多種零件 ；加拿大OTTAWA大學也用機器人成功纏繞了T 形管；德國AACHEN工業大學建成了一個復合材料柔性制造單元，己成功生產出機床主軸、飛機機身等零件。

（6）熱固性樹脂基復合材料成型向熱塑性樹脂基復合材料成型方向發展。

據統計，從1994年以來，熱塑性復合材料是同期熱固性復合材料增長的2倍。該高速增長可以用熱塑性樹脂基復合材料良好的機械性能、耐溫性能、介電常數及可循環性來解釋，尤其是它的可回收、可重復利用及不污染環境的特性適應了當今材料環保的發展方向。國外已有杜邦、帝國化學、BASF和德國凱瑟斯路登大學等多家大公司和科研機構對熱塑性樹脂基復合材料的成型工藝進行了研究和生產。國內有北京航空材料研究院先進復合材料國防科技重點試驗室等少數機構對熱塑性預浸帶進行了纏繞試驗，并對制品性能進行了初步分析。目前國內這種工藝尚處于初步開發的階段，發展空間較大。