02 航空材料学报 第23卷 术研究来自复合材料机身的制造。如果采用缠绕 低温固化低压成型技术是一种适宜大型复合 技术制造机身时,遇到的问题是缠绕张力使凹面 材料构件制造的技术。ACG公司于1975年发展 产生缝隙、缠绕张力使纤维产生滑移偏离应该的第一个低温固化树脂体系LTM10。80年代中 位置和缠绕工艺不能有效地改变厚度。纤维铺放期,低温固化复合材料开始应用于复合材料工装 技术解决了上述问题,它可以在大型复杂形面上领域,1986年, AHOPELTO就报道了采用低温低 铺放和压实连续预浸带,纤维在芯模上铺放完全压固化(真空袋)技术为L80教练机制备复合材 在无压力状态下进行,铺放纤维预浸带的宽度可料机翼。90年代早期,低温固化复合材料首次应 以根据需要调整,纤维铺放精度可达0.005mm以用于航空结构件,如1995年洛克希德马丁公司采 及为了调节黏度,纤维预浸带可以加热或冷却。用LTM45低温低压固化体系制备了无人机 纤维铺放技术已经得到了广泛的应用,主要包括 (UAV)构件,1996年,NASA和 McDonel dougla V22飞机的中机身侧蒙皮和进气道蒙皮、F/A 采用LTM10体系通过低温真空袋成型技术制造 18E/F的前机身蒙皮、T45的水平尾翼蒙皮、C 了X36无人战斗机和UAV的外蒙皮。 17的整流进气门和起落架护板、F22的水平转轴 国内关于低温固化复合材料研究的起步较 和机翼蒙皮等。纤维铺放技术的应用获得了明显晚,北京航空材料研究院最近研制成功了70℃固 降低成本的效果。图1是采用纤维铺放技术制造化,80~100℃使用的LT01碳纤维复合材料树 的飞机S形进气道。 脂体系,并将用于制造飞机复合材料鳆鳍。表4 为碳纤维增强LT01复合材料体系力学性能。 表4LT01复合材料体系基本力学性能 Table 4 The mechnical properties of LT-01 composites T300B/T700SC/ UT500/ LT-01LT-01LT-01 0 tensile strength/MPa152021002250 o" tensile module/ GPa120109105 0flex. Strength/MPa128012101340 0 comp. strength /MPa637669900 图1纤维铺放技术制造的S形进气道 Fig. 1 The composite S-inlet duct by the 预浸料制备和热压罐成型技术的改进与优化 fiber placement 是目前低成本技术研究的一个方面。预浸料制备 技术的研究主要集中在如何使用成本更低的材料 (3)突出强调低成本技术。制约复合材料扩和提高预浸料制备的自动化程度。预浸料制备技 大应用的主要障碍仍是成本太高,因此降低成本术已经实现从溶液法预浸工艺向热熔法预浸工艺 乃是当务之急。复合材料降低成本应从设计/材 的转变。采用热熔法制备BMI和环氧预浸料,树 料/制造三方面综合考虑,发展低成本的复合材料脂含量可以精确控制,挥发分含量低。采用热熔 设计技术、低成本的材料技术和低成本的复合材 预浸料制备的复合材料,其耐湿热性能有一定的 料制造技术,最终目标上通过低成本技术研究使提高。热熔法预浸料制备技术不但使预浸料的生 复合材料成本下降40%以上。 产效率提高,从而降低了生产成本,而且使应用低 树脂基复合材料构件的低温固化低压成型技成本的大丝束纤维成为可能。大丝束纤维的应用 术,不但可以大大降低主要由昂贵的模具、高投可以明显降低材料成本,是复合材料低成本技术 资、高能耗设备和必须使用高性能工艺辅料等带 的一个重要内容。 来的高费用,而且可以提高复合材料构件的尺寸 夹层预浸料是一种新型的预浸料,由上下表 精度,适于制备大型复合材料构件,是发展大尺寸面单向纤维或纤维织物和中间的胶膜组成。和传 复合材料构件和复合材料扩大应用领域的一个非 统预浸料相比其预浸料制备效率更高。由于夹层 常重要的方向。 预浸料的柔性好更适宜复杂构件应用;材料损伤 201994-2010ChinaAcademicjOurnalElectronicPublishinghOuse.alLrightsreservedhttp:/www.cnki.net航 空 材 料 学 报 第 卷 术研究来 自复合材料机身 的制造 。 如果采用 缠绕 技术 制造机 身 时 , 遇 到 的 问题是缠 绕 张 力 使 凹 面 产生缝 隙 、 缠绕 张 力 使纤 维 产生 滑 移 偏 离应 该 的 位置和 缠绕工艺 不能 有效地 改变 厚度 。 纤 维铺放 技术解决 了上 述 问题 , 它 可 以 在 大 型 复 杂形 面 上 铺放和 压实 连 续 预 浸 带 , 纤 维 在 芯模 上铺 放 完 全 在无压力状态 下 进 行 , 铺放纤 维 预浸 带 的宽度 可 以 根据需 要调 整 , 纤 维铺放精度 可达 以 及 为 了 调节 薪 度 , 纤 维 预 浸 带 可 以 加 热 或 冷 却 。 纤维铺放技术 已 经得 到 了广 泛 的应 用 , 主要 包 括 一 飞 机 的 中机 身 侧 蒙 皮 和 进 气 道 蒙 皮 、 几 的前机 身 蒙皮 、 不 的 水 平 尾 翼 蒙皮 、 的整 流进气 门和起落架 护板 、 一 的水 平转 轴 和机翼 蒙皮等 。 纤 维铺放技术 的应 用 获得 了 明显 降低成本 的效果 。 图 是采用 纤维铺放技 术制造 的飞机 形 进气 道 。 低 温 固化低压成型技术是一 种适 宜大型 复合 材料构件制造 的技 术 。 公 司 于 年 发 展 了第一个低温 固化 树脂 体 系 。 年代 中 期 , 低温 固化 复合 材 料 开 始 应 用 于 复合材 料 工装 领域 , 年 , 就报道 了采用 低 温低 压 固化 真空 袋 技 术 为 一 教 练机 制备复合材 料机翼 。 年代早期 , 低温 固化 复合 材料 首 次应 用 于航空 结构件 , 如 年洛克希德 马丁公 司采 用 低 温 低 压 固 化 体 系 制 备 了 无 人 机 构件 , 年 , 和 采用 体 系通过 低 温 真空 袋 成 型 技术制 造 了 无人 战斗机 和 的外蒙皮 。 国 内关 于 低 温 固化 复 合 材 料 研 究 的起 步 较 晚 , 北 京航 空 材料研究 院最 近研制成 功 了 ℃ 固 化 , 一 ℃使 用 的 一 碳 纤 维 复合材 料 树 脂体系 , 并 将 用 于 制 造 飞 机 复 合 材 料 蝮 鳍 。 表 为碳纤维 增强 一 复合材料体系力 学性 能 。 表 一 复合材料体 系基 本力学性 能 一 熬葵葵擞 图 珊 〔 一 一 , 一 ℃ 纤维铺放技术制造 的 形进气道 一 突 出强 调 低 成 本 技 术 。 制 约 复 合材 料 扩 大应用 的主要 障碍 仍 是 成 本太 高 , 因此 降低 成 本 乃 是 当务 之 急 。 复 合 材 料 降低 成 本 应 从 设 计 材 料 制造 三方 面综合 考虑 , 发展低成本 的复合材 料 设计技 术 、 低 成 本 的材 料 技 术 和 低 成 本 的复 合 材 料制造技术 , 最 终 目标 上通 过 低 成本 技 术研究 使 复合材料成本下 降 以上 。 树脂基 复合材 料构件 的低 温 固化低压成 型技 术 , 不 但 可 以 大 大 降低 主 要 由 昂贵 的模 具 、 高 投 资 、 高能耗设备 和 必 须 使 用 高 性 能 工 艺 辅 料 等 带 来 的高费用 , 而 且 可 以 提 高 复 合材 料 构 件 的尺 寸 精度 , 适 于制备大 型 复合材料构 件 , 是发展 大尺 寸 复合 材料 构件和 复合材 料扩 大应 用领域 的一个非 常重要 的方 向 。 预浸料制备和热 压罐 成型 技术 的改进与优化 是 目前低 成本技术研究 的一个方 面 。 预浸料 制备 技术 的研究 主要 集 中在 如何使用成本更低 的材料 和提高预浸料制备 的 自动化程 度 。 预浸料制备技 术 已 经实 现从溶液法 预 浸工艺 向热熔法预浸工艺 的转变 。 采用热熔法 制备 和 环 氧预 浸 料 , 树 脂含量 可 以 精 确 控 制 , 挥 发分 含 量 低 。 采 用 热 熔 预浸料制 备 的复合 材 料 , 其 耐 湿 热性 能有一 定 的 提高 。 热熔法预浸料制备技术不但使预浸料 的生 产效 率提高 , 从 而降低 了生 产成 本 , 而且 使应用 低 成本 的大丝束纤 维成为可 能 。 大丝束纤维 的应 用 可以 明显 降低 材 料 成 本 , 是 复合 材 料 低成本 技 术 的一个重要 内容 。 夹层 预浸 料 是 一 种 新 型 的预 浸料 , 由上 下 表 面单 向纤 维 或纤 维织 物 和 中间的胶膜组 成 。 和传 统预浸料相 比其预浸 料制备效率更 高 。 由于夹层 预浸料 的柔性 好 更适 宜 复 杂 构件应 用 材 料损 伤