织出一架飞行器

垂拱四年（公元668年），武则天敕令建造明堂，“命薛怀义作夹纻大像，其中大像高九百尺，鼻如千斛船，小指中容数十人并坐，夹纻以漆之”。这段文字描述的体量惊人的大型佛像，虽然尺寸有所夸大，但确是唐代夹纻漆器造像的典型。所谓夹纻漆器，也称脱胎漆器，就是先用泥胎塑成造像，表面敷以麻布与漆，层层相叠，利用麻布的张力与漆的粘性塑化成形，待到漆层干固，淘洗除去泥胎，即得夹纻造像。这种夹纻工艺，算得上是世界上复合材料古代应用的鲜明例证。当年中国夹纻造像之精妙，至今仍令史学界叹服。

今天复合材料正在航空器制造領域占据越来越重要的位置。与唐代相比，细麻布换成了碳纤维，大漆则换成了工业胶。如此制造的碳纤维强化复合材料，重量轻于铝合金，强度胜过钢铁，耐腐蚀性更是超越两者。空客A350XWB家族创新性地大量使用碳纤维结构，为该机的经济性能贡献良多。而这些大型结构件，有些是在空客特制的复合材料“纺织机”上，像绣花般把碳纤维编织成形。

有些时候，我们需要的复合材料并不规则，此时普通的复合材料铺设设备或“纺织机”就难以胜任。但是设计师们绝对不愿为了制造工艺的局限，放弃自己钟情的特殊外形方案。特别是在航天领域，美国NASA的科学家们正考虑在航天器上大量使用大型复合材料部件，由此节省出的宝贵结构重量就可以用于增加航程和改善载员生活环境。把碳纤维制造成复杂外形结构件绝不容易，更不便宜，更要命的是工期太长。为解决这一问题，NASA引入了全新设备——一台全自动复合材料铺设机器人。这台机器人拥有6米长的机械臂，末端装有16个碳纤维线轴，卷轴中央是铺设工作头，能够根据曲面形状自动选择和裁减纤维并进行铺设，最高速度下每分钟可以铺设超过50米的纤维条。它还能在一个零件上使用多种规格的碳纤维，在高曲率部位选择较细的碳纤维，而低曲率时则换成较宽的。机械臂装在作业轨道上，这样机械臂就能围着零件工作。这是世界上最大的复合材料机器人之一，可以制造8米级大型部件。

这台机器人的开发者是美国工业自动化设备企业电子冲击公司（Electroimpact），该公司素来以自动纤维铺设技术（AFP）著称——那台装有16个线轴的工作头让人一下子想起19世纪纺织厂线轴飞旋的车间。

NASA显然对这台设备十分满意。这台碳纤维铺设机器人的加入，让NASA可以在短时间内制造出外形复杂的复合材料零件。这意味着可以大幅度降低航天用大型复材部件的制造成本和周期。目前这套工业机器人正在阿拉巴马州马歇尔航天飞行中心投入工作。NASA的近期目标是利用它快速制造设计师构想的复材结构件，并测试它们是否能够胜任载人飞船的需求——这些飞船将把人类送往火星或其他地方。

也许有一天，我们可以直接织出一架飞行器，无论飞机还是飞船。endprint