我国突破复合材料自动铺放技术 助研新一代战机
军事要闻中国航空报2014-11-21 07:34

资料图：日本为美国制造波音787的碳纤维主翼结构

中航工业制造所面对国外复合材料铺放工艺与装备技术飞速发展，结合我国航空武器装备的需求，于2006年组建技术攻关团队，瞄准工程化应用，向复合材料自动化铺放制造技术发起挑战。多年来，该团队在各方支持下，经过不懈努力，已基本掌握了复合材料自动铺放制造工艺及装备的关键技术，总体水平处于国内领先地位，为国内该项技术在航空领域的推广应用做了大量的技术储备，也为我国航空制造技术整体水平的提升打下了坚实基础。

填补空白 一枝独秀

多年来，基于复合材料预浸料的铺放均以手工工艺为主，直至“十一五”初期，适用于飞机大型翼面类复合材料结构制造的自动铺带机在国内装备制造领域仍属于空白;与此同时，国内真正用于航空型号生产上的自动铺放装备屈指可数，且全部依赖于进口，极大地禁锢了航空制造业的生产效率和产品稳定性的进一步提高。为打破这一瓶颈，推进我国航空制造业向自动化、网络化、智能化有序发展，项目组勇敢地啃起了这块“硬骨头”。

五年的勤耕潜研，数不清的日夜攻坚，手工铺叠转化为自动实现的一刻，成功的喜悦浸润了项目组每个人的心田。复合材料自动铺放设备结合相关材料技术、铺放工艺的发展进步，打通了复合材料自动铺放生产流程，填补了国内空白，项目组自豪地说：“我们的整体技术已经达到了国际先进水平，某些方面称得上国际领先!”

如今在国内航空制造领域，这台经过了试验件、装机件实践检验的复合材料铺放设备，可谓是当仁不让的“独一家”。与普通的数控切削设备不同，这台设备具有结构复杂、静动态刚性强、动态性能要求高、联动坐标多、控制复杂等特点，特别是其核心部件——铺带头的组件众多、精度高、集成度高、小巧精致、铺放动作多、协同控制相当复杂，它所适应的规格范围已经基本达到了国际先进水平。

大胆创新 勇拔头筹

想要拔得头筹可不是件容易的事。项目组遇到的最大问题是，复材铺放设备研制时相关工艺研究在国内还属于起步阶段，难以对自动铺带机研制提出确切的设备功能和使用性能方面的技术指标要求。如何从手工作业中将自动化的需求提炼出来？团队在最初研发阶段遇到的瓶颈可想而知。

鉴于此，项目组研究确定了先从设备主体自行开发，个别关键部件先引进集成然后再创新的总体技术途径。要在高起点、高水平国外先进设备的基础上，进行设备研制和工艺探索，突破关键技术、掌握核心技术。在制造所的支持下，项目团队数次派人赴国外进行访问和技术交流，邀请国外技术专家入所讲学和咨询。通过与国外技术专家的深入交流与合作，为设备研制和工艺研究奠定了可靠基础。依照对国内航空主机厂有针对性的技术调研，项目组对行业的应用需求进行了归纳分析。

在确定了总体结构方案和关键部件的国际合作对象后，设计人员与工艺人员通过反复试验碰撞，最终突破了关键功能部件的设计、制造技术，实现了用机构模拟手工制作的功能。同时针对预浸料的制备技术和条件，研制预浸料分切设备和工艺，解决了铺放设备材料供应问题，并针对典型结构进行了可铺放性研究，摸索出了最佳铺放工艺参数。

尖兵团队 责任在肩

敢于挑战的队伍必定有它的独到之处。研究所丰富的项目资源为研制人员提供了开阔的视野平台。这支队伍以高端数控机床起家，一直从事高难度装备的研制，团队里的每个人都不是单纯从事复合材料铺放一种设备的研制，所涉及的装备品种非常多，适应专业范围特别广，可谓身经百战、博识多通。做装备，机、电、气、液、装配、调试、服务各个专业缺一不可，团队单靠个体或许并无明显优势，但组建在一起综合能力却明显优于其他。如今，项目团队从最初只有10余人，发展到现在的30余人，从结构设计、集成控制、气液传动、仿真分析、软件编程、装配调试等各专业领域集齐人才，无缺项、无短板。

作为专用装备研发团队除了具备丰富的经验，更要有扎实的基础。延续过去“引进、消化、吸收”的路子实现整机设备开发是远远不够的。所谓知其然还要知其所以然，单凭经验打天下始终存在掉队的风险。项目组充分认识到了这一点，近年来致力于技术创新，从基础研究上下功夫，在研究所的支持下，搭建实验平台，真正从基础原理中深入挖掘，精益求精。

这是一群耐得住寂寞的人，为突破项目技术难点，他们趴在试验台上一连几天、几个月不知疲倦，对他们来说，迎接挑战就是一种乐趣。“能为国家破解‘卡脖子’的技术难点，踏踏实实做出一些航空急需的特殊装备，这份成就与荣耀是任何奖赏无法替代的。”副总师孙年俊欣慰地说。

复合材料自动铺放技术作为飞机大型整体复合材料结构制造的最佳方案，将在我国新型飞机研制中发挥不可替代的重要作用，能为未来发展高性能战机、大型飞机等提供装备与工艺基础。随着我国新一代战机、大型飞机以及无人机等新型飞机研制项目的实施，和国内复合材料自动铺放设备研制与推广应用，国内复合材料自动铺放技术的明天充满希望。