郭鵬亮 ，章 偉 ，馬 軍 ，蘇 亮 ，龔 文 ，殷 俊

（1.航空工業(yè)洪都，江西南昌 330024；2.中國人民解放軍駐320廠軍事代表室，江西 南昌330024）

0 引言

碳纖維復合材料是航空材料中最重要的結構材料之一，其具有比強度、比模量高，耐疲勞性能好，阻尼減震性好，破損安全性高，可設計性強，材料與結構的同一性和復合效應等特點[1]。翼型件多為飛機機體的主承力結構件之一，具有強度要求高、受力面積大、結構復雜等特點[2]。一般翼型件采用全復合材料結構，左右蒙皮間為 2～3 根“U”型或“T”型墻，但某型飛機采用了墻與蜂窩結合的全復合材料結構，這種結構在行業(yè)內(nèi)屬首創(chuàng)，成型工藝沒有先例，復合材料層板、墻體硬體材料與紙蜂窩軟體材料結合在一個產(chǎn)品上成型，使得此新型結構成型工藝難度極大。本文通過分析、方案論證，研究制定出一套較為完善可行的技術方案，并在生產(chǎn)實踐中獲得成功。

1 多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件的結構特點和分析

1.1 翼型件的結構特點

多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件采用多根“工”字墻體、蜂窩、蒙皮等零件組合而成，蒙皮與墻體均為先進復合材料。此產(chǎn)品前緣區(qū)成尖角，后緣區(qū)敞開，展長超過3米。

1.2 翼型件的成型難點分析

1）壁板與墻體均有梯層，梯層的吻合性控制與壁板外形、墻體質(zhì)量等因素存在沖突，容易造成梯層階差和配合公差均積累在壁板與墻體膠接區(qū)域，影響膠接質(zhì)量。

2）翼型件整體翼型較薄，模具相應也較薄，經(jīng)過多次加溫使用，會使其產(chǎn)生翹曲變形，而模具是控制墻體位置準確的關鍵，模具變形將造成墻體偏移。

3）“工”字型結構墻體從模具中取出后，凸緣將會順著纖維方向出現(xiàn)向內(nèi)收縮現(xiàn)象（如圖1），墻體凸緣面與壁板間將產(chǎn)生較大間隙，膠接質(zhì)量難以保證。

圖1 墻體凸緣收縮圖

4）翼型件內(nèi)墻體數(shù)量較多，墻體與壁板的膠接面積相對較大，各墻之間的配合非常重要。如果間隙較大，放置較厚的膠膜，在較大壓力下無法完全壓實，會造成膠接部位存在疏松缺陷或脫粘現(xiàn)象。

5）由于是蜂窩夾層結構，固化壓力過大會把蜂窩壓塌，但壓力不大或傳遞不到位，又會影響壁板與墻體之間的膠接質(zhì)量。

2 研制方案

復合材料制件的成型方法通常有共固化成型和二次膠接成型。目前，由于蜂窩夾層結構與疊層板結構壁板、墻體等成型壓力不匹配，使得共固化成型工藝無法實現(xiàn)，只能采用二次膠接成型法（所謂二次膠接成型，就是將所有膠接零件預先加工成型，經(jīng)過協(xié)調(diào)修配后，再用膠粘劑將各零件組合膠接而成）。故多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件只能采用二次膠接成型法。

2.1 工裝

翼型件要求有嚴格的外形質(zhì)量，因此采用上下合模形式。為了確保膠接質(zhì)量，故在各墻體之間增加芯模，為了確保組合裝配的協(xié)調(diào)，對芯模進行適當縮小，以達到組合裝配的協(xié)調(diào)，并在芯模的兩端增加定位裝置，在根部、頂部處設置定位塊?？偝尚湍＞呓孛嬉妶D2。

2.2 零部件制造

多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件是由左右壁板、多根“工”字墻、蜂窩等組合而成。為了能夠更好的進行組合裝配，需要對各零部件的成型模部分區(qū)域進行擴大角度和縮小型面處理，避免組合過程當中由于尺寸公差而無法很好的配合，影響組合裝配。

2.3 翼型件總成型

多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件總的工藝流程如下：

2.3.1 校驗膜的使用

由于翼型件采用二次膠接固化成型，因此，膠接成型過程為“硬碰硬”形式，各零件之間的配合協(xié)調(diào)非常關鍵，直接影響膠接成型質(zhì)量。故在組裝膠接之前，使用校驗膜進行校驗，檢查配合情況，根據(jù)校驗膜結果對存在配合問題區(qū)域進行適當修整，確保配合協(xié)調(diào)。

2.3.2 膨脹橡膠的使用

由于組合裝配為“硬碰硬”形式，縮小芯模尺寸方便組裝，但由于墻體凸緣面向下產(chǎn)生收縮，與蒙皮存在間隙，無法保證膠接質(zhì)量，故在芯模上下面鋪貼一定厚度膨脹橡膠，既能方便組合裝配又能保證膠接質(zhì)量。

2.3.3 工藝參數(shù)的調(diào)整

多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件的總固化采用熱壓罐成型法，由于蜂窩夾層結構的存在，故需要降低成型壓力，防止蜂窩的塌陷。但為了保證膠接質(zhì)量，必須施加適當?shù)某尚蛪毫?，同時抽取真空的時間也不能覆蓋全程，必須控制在加壓點后停止，以防蜂窩格內(nèi)空氣抽空變形。通過多次的實驗，摸索出合適的成型工藝參數(shù)。

3 實際產(chǎn)品的應用

通過上述方案，研制了一定數(shù)量的翼型件，能夠很好的保證產(chǎn)品外形。同時，在生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化工藝方法，翼型件的成型質(zhì)量得到大幅度提高。

二次膠接成型法在多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件的成功應用，將直接影響復合材料發(fā)展的方向，促使復合材料應用到更廣、更復雜制件的研制生產(chǎn)當中。

2）成型工藝參數(shù)中壓力和真空的控制是保證多墻體帶蜂窩結構件中蜂窩不變形的重要控制點；

3）多墻與蒙皮的配合，重要控制在于工裝的結構設計與膠接時反向力的使用。

4 結論

多通道帶蜂窩新型復合材料翼型件結構復雜、特殊，通過研制得出以下結論：

1）帶蜂窩的復合材料結構件采用二次膠接成型法比較適合；

[1]中國玻璃鋼工業(yè)協(xié)會，發(fā)展中的中國玻璃鋼工業(yè)，2004，北京，3-6.

[2]北京玻璃鋼研究設計院，玻璃鋼/復合材料，2006，（3），53-56.