复合材料自动铺丝技术在航空制造领域的应用

何大亮 刘琦 唐珊珊 张新娟

摘要：現如今，随着航天航空行业迅速发展，航空制造业也迅速发展，出现了许多复合材料，而且复合材料在航空制造的应用比例达到了50%。因此，复合材料在航天制造领域具有至关重要的作用。这些复合材料大多数都采用了自动化铺丝技术，从而实现低成本、高效率制造。本文从航空制造领域复合材料和自动铺丝技术进行论述，着重研究和分析复合材料自动铺丝技术在航天制造领域应用存在的问题和优化措施。

关键词：复合材料;自动铺丝技术;航空制造领域;应用

一、前言

复合材料在航天制造的应用越来越广泛，能够提高生产的效率和制造的质量，降低生产成本，但复合材料在航天制造的应用对制造技术的要求日益提高，从而出现了自动铺丝技术、纤维缠绕技术和自动铺带技术等。随着复合材料结构的复杂，使原有的手工铺放和自动铺带等技术不满足制造和复合材料的要求，而自动铺丝技术能够更加有效的应用复合材料，发挥出复合材料的最大性能。现如今，许多航空制造公司对于复合材料的应用已经十分广泛，但对自动铺丝技术仍然不成熟。因此，必须要探究自动铺丝技术在航空制造领域的应用。

二、航空制造的复合材料和自动铺丝技术概述

2.1航空制造的复合材料概述

在20世纪70年代以后，我国航空制造领域对复合材料的使用量不断增加。航空制造领域的复合材料包括碳纤维、玻璃纤维、橡胶制品和石棉水泥等。（如表一所示）复合材料能够减轻飞机重量，方便安装和拆除，提高飞机的抗风性和强度等性能，而且在航空制造领域中，对复合材料的应用越来越重视，越来越多的复合材料使用在航空制造中。航空制造的复合材料按照基体能够分为有机复合材料、无机非金属复合材料和金属复合材料三大类;按照增强体类型能够分为颗粒增强型、纤维增强型和板状复合型材料三大类。

2.2自动铺丝技术概述

现如今，铺丝材料有预浸料丝束和干纤维丝束两种，且材料宽度常用为6.35mm、12.7mm，偏差在0.125mm左右。复合材料在航空制造的应用离不开自动化设备的应用，尤其是自动自动铺丝技术。自动铺丝技术是由铺丝头将预浸料丝束进行集束成带，按照规划的线路进行铺放，在铺放过程中，可以根据规划路线进行转弯，不仅可以铺放在凹凸面和曲面，而且可以实现开口、补强等要求，是角度偏差更小，提高了生产效率和质量。在铺放过程中，可以根据实际情况来对预浸料丝进行单独控制和铺放。自动铺丝技术已经在波音机、军机等方面开始使用，而且能够提高制造的质量和效率。例如：波音787、A350和军机F-22等在制造中都采用了自动铺丝技术。没有自动铺丝技术，很难制造大型的客机，而且难以完成S型进气道等技术。因此，自动铺丝技术具有重要的战略意义，而且对航空制造业具有至关重要的作用。

三、复合材料自动铺丝技术在航空制造领域的应用

3.1复合材料自动铺丝技术的应用现状

现如今，许多航空企业已经拥有相应的自动铺丝技术，能够在一定程度上提高航空制造的质量和效率。例如：波音787、A350和军机F-22等在制造中都采用了自动铺丝技术。但复合材料自动铺丝技术也存在着技术不完善、缺乏监测体系和应用不足等问题。

3.2复合材料自动铺丝技术的应用存在的问题

现如今，复合材料自动铺丝技术的应用存在着一定的问题，影响着自动铺丝技术的使用，也影响着制造的质量和效率。

（1）缺乏复合材料自动铺丝的应用体系

在实际制造中，一些制造企业缺乏对复合材料自动铺丝的应用体系，导致不能很好的应用该技术，使复合材料不能很好的发挥出最大作用。在制造时，缺乏专业人员对该技术的使用，存在使用不规范的现象。

（2）缺乏复合材料自动铺丝监测体系

在航空制造中缺乏相应的监测体系，一些监测体系并没有落实，而且一些制造单位的管理和控制方案与实际的管理和控制措施不符合，导致在实际的质量管理和控制时，并不能有效的进行质量管理和控制，不能保证制造的质量。有些制造单位的监测体系不完善，对该技术使用后并没有进行仔细的检查和相关的实验。一些施工单位受传统监测模式的制约，导致监测的方法不合理、不科学，不能有效的监测出复合材料自动铺丝技术在使用时存在的问题，影响着航空制造的质量。

3.3加强复合材料自动铺丝技术在航空制造领域的应用措施

自动铺丝技术在航空制造的应用存在着一定的问题，必须要积极研究积极方案，不断的改进该技术，提高该技术的使用率，从而能够保证制造的质量和效率。

（1）完善监测体系

运用科学、合理的方法来完善监测体系，采用计算机和互联网等先进的技术来规范自动铺丝技术，从而保证制造质量。完善监测的相关内容，对自动铺丝技术进行全面监测，对相应的数据进行测量和计算，运用相关的实验和数据来判断该技术在使用过程中是否出现问题。

（2）完善自动铺丝技术，重视自动铺丝技术的应用

必须要完善自动铺丝技术，保证该技术能够更好的发挥出复合材料的作用，从而促进复合材料在航空制造的应用。也要重视对自动铺丝技术的应用，必须要了解自动铺丝技术的作用，从而加强对自动铺丝技术的应用。

结束语：

综上所述，复合材料自动铺丝技术在航空制造领域的应用具有重要的作用。因此，必须要加强该技术的应用，努力改进该技术，从而推动航空制造行业的发展。

参考文献：

[1]池召艳，周晓芹国外复合材料纤维自动铺放编程软件的功能特点及分析[J]航空制造技术，2014（12）：64-67.