传统技术不断精化,新材料、新结构加工、成形技术不断创新,集成的整体结构和数字化制造技术构筑了新一代飞机先进制造技术的主体框架。计算机技
术的不断发展,精益生产等许多新理念的诞生,使得飞机先进制造技术处于不断变革之中。
一、树脂基复合材料构件制造技术
树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳、耐腐蚀、成形工艺性好以及可设计性强等特点,现已成为飞机结构中与铝合金、钛合金和钢并驾齐驱的四大结构材料之一,国外的新一代军机(F-22)和民用运输机(如A380)已普遍采用,第四代战机复合材料用量占飞机结构重量25%~40%,干线客机用量约15%,其应用水平成为飞机先进性的一个重要标准。
为满足飞机上扩大复合材料应用的需求,飞机制造商在不断地完善复合材料层压板真空袋-热压罐制造技术,并不断地开发高性能低成本的复合材料制造技术,例如:纤维缝合技术、树脂转移模塑成形技术(RTM)、树脂膜渗透成形技术(RFI)、真空辅助树脂渗透成形技术(VARI),纤维铺放技术、电子束固化技术及膜片成形技术等等。
二、隐身结构制造技术
隐身技术是第四代战机的一个重要特征。复合材料隐身结构的优点是可设计性强、吸波频带宽、承载与吸波有机结合、增重小、可避免使用表面涂层、没有脱落问题,因而更能适应高速飞行气动环境,在现代战机上已广泛采用,同样,复合材料也适合制造雷达波吸收结构。新一代隐身飞机(如美国B-2、F-22、RAH-66)都大量采用了复合材料隐身结构。
复合材料与传感器结合制成"灵巧结构"。将天线各个单元嵌入复合材料内部,使天线不外露,保持结构表面光滑,既有利于气动性能,又有利于隐身。F-
22上的天线有50个之多,很可能采用了上述技术。碳-碳材料也是一种优良的结构吸波材料,它能很好地吸收雷达信号和红外信号,可用于飞机发动机的进气道。复合材料具有良好的成形工艺性能,对复杂的外形结构,可用复合材料制成外形光顺的融合体结构(如F-22中机身翼身融合体蒙皮壁板),达到隐身的目的。
总之,复合材料及吸波夹层结构正在逐步拓宽在隐身飞机上的应用,随着纳米技术和纳米复合材料、手征吸波材料及动态自适应吸波材料等新技术的发展,将推动隐身复合材料技术向更高水平迈进。一些新型的隐身技术还在不断地开发,如无漆隐身薄膜技术、等离子技术等。
三、金属复合层板胶接结构制造技术
利用胶接技术将各向同性的铝合金(含铝锂合金)薄板与各向异性的纤维复合材料结合起来,可以得到兼具二者优点、克服各自缺点的新型结构材料--纤维铝合金复合层板胶接结构,基于芳纶纤维的复合层板称为ARALL结构,基于玻璃纤维的称为GLARE结构。
金属复合层板结构具有较好的疲劳性能、结构寿命长、维修费用少、制造成本低等诸多优点。
GLARE层板具有比ARALL层板更好的损伤容限和更宽的应用范围,ARALL层板的芳纶纤维抗压性能差,在循环压应力作用下容易断裂,因此,ARALL层板只能用做机翼下蒙皮,而不适合用做机身蒙皮,GLARE层板结构不存在这个问题。 空客公司正在研制的A380大型宽体客机将采用GLARE制造机身上壁板,包括整个客舱的上半部分,比采用铝合金板减重800kg。