復材機翼制造工藝(簡介)
飛機上的每個機翼都有兩個機翼蒙皮，一個下表面，一個上表面，為飛機提供最大的空氣動力學表面。每個蒙皮的內表面包括一系列平行的桁條，這些桁條從根部 延伸到尖端并提供結構支撐。桁條最好與蒙皮共同固化，但也可以機械固定。蒙皮和桁條圍繞并連接到翼肋和前后梁，前梁和后梁也連接到翼肋并沿機翼長度延伸。翼梁是機翼的主要結構構件，當飛機在地面上時，翼梁承 受飛行載荷并支撐機翼。
現有民機復材機翼制造方法：
1.A350、787、777X：
蒙皮、梁是用預浸料→通過自動鋪絲或鋪帶→在熱壓罐中固化。
2.俄羅斯 MC-21：
蒙皮、梁是用干無捻紗帶→通過自動鋪絲→真空輔助液體樹脂灌注→高溫爐中固化。
3.空客A220：
蒙皮、梁碳纖維無卷曲織物（NCF-）鋪放蒙皮、梁→真空輔助液體樹脂灌注→熱壓罐中固化。
以上三種工藝中，預浸料需要在底溫下運輸、保管，而且還有壽命限制。熱壓罐制造成本高、進罐固化時間長、使用時耗能高。自動鋪絲或鋪帶，工序時間比鋪放無卷曲織物（NCF）長。真空輔助液體樹脂灌注，也是一個工序時間長的工藝。
針對上述分析，“明日之翼”采用碳纖維無卷曲織物（NCF-non-crimp-fabric）鋪放蒙皮、梁樹脂傳遞模塑（RTM- resin transfer molding） 高溫度爐固化的工藝制。它保留了液體樹脂灌注的優點。如不用熱壓罐（OOA）固化，共同固化蒙皮和桁條、接近凈形狀的制造。為了滿足高速經濟制造的潛力（每月70-100 臺），創新使用智能樹脂注入系統（IRIS-Intelligent Resin Infusion System）。
“明日之翼“創新、關鍵制造工藝
下翼蒙皮的大致形狀和尺寸。表皮的最大弦長3.3米，尖端寬1.1 米。蒙皮層壓板的厚度在尖端附近測量為 5 毫米，在蒙皮與主起落架配件的界面處測量為30毫米。
碳纖維無卷曲織物（NCF-noncrimp fabrics）鋪放蒙皮
蒙皮鋪放將使用超高速率沉積工作站（UHRDC-Ultra High Rate Deposition Cell）進行，這是一種基于龍門架的機器人系統。該 UHRDC 將部署兩個材料處理系統，用于將NCF織物裝載到蒙皮工具中。第一個系統，稱之為FibreFORM，由密集的吸盤陣列組成，吸盤陣列將拾取和放置切割的NCF裁片。第二個系統稱為 FibreROLL，將特長NCF裁片層滾動到滾筒上，然后將其展開到工具上。
設備將能夠鋪放寬度達5米的NCF。它有一個自動簾布層修剪器作為工作站的一部分，并有一個干纖維放置頭。”
機翼蒙皮的干增強材料由帝人（Teijin ）提供，源自該供應商的中模量24k絲束碳纖維系列。纖維形式包括單向（UD）織物以及雙軸和三軸非卷曲織物（NCF）。
還包括玻璃纖維補片，用于鉆孔撕裂和防止電偶腐蝕。
智能樹脂注入系統（IRIS-Intelligent Resin Infusion System）
機翼蒙皮將使用智能樹脂注入系統（IRIS-Intelligent Resin Infusion System）的技術生產，該系統包括專用工具、自動材料沉積、集成桁條成型和嚴格控制的工藝溫度。該系統的核心是位于模具表面附近的嵌入式工具加熱技術，該技術使用位于模具表面的低壓電阻加熱來提供快速而精確的溫度控制。加熱水平是通過控制和調節功率輸入來實現的。碳纖維工具包括一個內模線(IML)加熱蓋以及一個半柔性、可重復使用的真空袋。
桁條用的帝人（Teijin） NCF 增強材料，桁條將通過開發的定制連續桁條成型機制造。桁條成型機將能夠生產具有不同厚度、曲率和角度的桁條。
機翼蒙皮選用的樹脂系統是索爾維（Solvay）公司的單組分環氧樹脂系統。樹脂將通過“多個”注入點輸送到干燥的增強材料中，這些注入點經過精心選擇，以最大限度地提高注入速度和潤濕性。如前所述，該結構將用一個半柔性、可重復使用的袋子進行真空裝袋，上面覆蓋著一個巨大的加熱蓋。
后梁制造中 NCF 鋪放的問題
可以說，機翼中沒有一個結構像梁那樣復雜和難以制造。梁是一個長的 C 形結構，貫穿機翼的長度，從根部到頂部。通常有兩個梁，一個位于前緣，另一個位于后緣。它們連接在機翼蒙皮、翼肋、起落架結構和襟翼上，旨在承受作用在機翼上的氣動力產生的彎曲載荷。梁幾乎總是呈錐形的——機翼根部越來越厚，尖端越來越窄。此外，梁必須遵循翼盒的輪廓，有兩個角度變化——或“扭結”——以適應機翼的后掠。
為了適應上述復雜的幾何形狀，GKN 使用設計換制造的方法，成功地解決了 NCF 在鋪放中，不需要切割和褶裥（darts），但仍能避免織物起皺。
編后語
現代民機機翼用復合材料制造，已是人們的共識。時至今日，僅看到歐洲在Clean Sky 2 OUTCOME(OUT of autoclave COMpositE wing)項目中，使用 PEEK熱塑復材制造支線飛機機翼的報道。除此而外全是使用熱固環氧復材制造機翼。估計商飛C929 機翼的壁板、梁，要用熱固環氧復材制造。本文提綱挈領地總結出，不同民機復材機翼制造工藝，供關注C929項目的同仁參考。
