碳纖維復合材料帶纏繞、帶鋪放成型工藝

    經過40余年的研究與發展，我國復合材料纏繞、鋪放成型制造技術的研究和應用已初具規模，形成具有航空、航天特色的復合材料技術體系，滿足不同型號航空航天產品的需求，為國防、航空航天事業的發展做出了巨大貢獻。復合材料垂直安定面、水平尾翼、方向舵、前機身、艙門等構件已在多種型號飛機上使用，并可小批量生產。機身、機翼、直升機旋翼等在進行了大量基礎研究工作后，已裝機試飛成功，航空、航天復合材料已進入實際應用階段。盡管如此，我國復合材料的技術基礎和應用水平與發達國家相比還有相當大的差距。我國目前正在大力發展載人航天、探月計劃、大飛機、新型戰斗機、風力發電等高新科技工程，其中火箭發動機殼體、噴管，大飛機機翼、機身，風電葉片等大型非規則結構件均需通過復合材料纏繞、鋪放成型實現，這也對復合材料纏繞、鋪放成型制造技術提出了更具挑戰的要求。為使復合材料纏繞、鋪放成型制造技術在航空、航天及民用領域更好地推廣應用，必須注意以下幾個方面的問題。

    （1）國產先進復合材料無法完全滿足纏繞、鋪放成型制造的需求。

    我國先進復合材料存在的問題為：生產規模小、質量差、價格高、應用基礎研究薄弱等。深層次上表現為原材料供應的“瓶頸”效應，即國產復合材料的性能、質量、規格、價格以及供貨能力等方面達不到高性能鋪放成型制品的要求，無法滿足國防、航空航天及民用領域對復合材料的迫切需要。國外預測我國將成為最大的復合材料制造商和用戶，需求量將占世界的1/4。基于復合材料的基礎性、先導性、戰略性特點，從源頭解決好復合材料的供應問題，才能使我國纏繞、鋪放成型制造技術的快速發展成為可能。
 

    （2）低成本復合材料纏繞、鋪放成型制造技術。

     復合材料纏繞、鋪放成型普遍存在制造成本問題。在纏繞、鋪放成型過程中，所用設備專一，制造工藝復雜。要使復合材料纏繞、鋪放成型制造真正進入到產業化階段，還需作更深一步的研究，發展制造過程優化及工藝控制技術，降低制造成本，拓展纏繞、鋪放成型制造技術的應用領域。

    （3）復合材料纏繞、鋪放成型制造技術的相關理論與方法。

    通過對復合材料纏繞、鋪放成型制造技術數十年的研究和成功應用，人們對其有了更深刻的認識。近年來，歐美等發達國家纏繞、鋪放成型制造技術在航空、航天及民用領域的大量應用，這其中的原因是多方面的，科學合理的理論與方法是其中的重要因素之一[1]。鑒于此，我國需要建立并不斷完善纏繞、鋪放成型制造技術的相關理論與方法。

    （4）復合材料纏繞、鋪放成型制品的規范與標準。

    將復合材料纏繞、鋪放成型制品規范化、標準化，使試驗和分析更好地結合起來，形成生產和評價的統一指標，可促進全行業的技術發展，顯著改進制品的一致性[20]。建立復合材料纏繞、鋪放成型制品有效性能實驗表征與評價體系，定量化評價成型制品的可靠性和安全性，對于減少風險，降低成本有著不可忽視的作用。

    （5）重視發展規劃與加大國家支持力度。

    隨著新一代飛行器的發展，特別是新一代衛星、大運載火箭和大飛機的發展，先進復合材料及其成型制造工藝的應用將越來越廣泛。我國先進復合材料研制費用大部分要靠國家專門投入，因此應該從國家和宏觀的層面上制定相應的發展規劃，本著系統和長遠發展的眼光，重點解決先進復合材料及其成型制造工藝中的共性和關鍵問題，在滿足國防、航空航天領域需求的前提下促進民用領域的拓展。

    結束語