唐肇蔚

摘要：蒙皮零件是構(gòu)成飛機氣動外形的關(guān)鍵零件，拉伸成形技術(shù)是飛機蒙皮的重要成形技術(shù)之一，近幾十年來該技術(shù)得到迅猛發(fā)展。本文對飛機蒙皮拉伸成形技術(shù)的專利申請進行分析，從國內(nèi)、國外的專利申請量、申請人的分布等多方面統(tǒng)計分析。

關(guān)鍵詞：飛機蒙皮;拉伸成形技術(shù);

1 概述

蒙皮是構(gòu)成飛機氣動外形的關(guān)鍵零件，具有尺寸大，品種多，外形復(fù)雜，生產(chǎn)批量小等特點，其成形精度影響著飛機的速度等與氣動外形相關(guān)的性能。近年來，國內(nèi)新一代大型客機的研制，對蒙皮零件的成形精度和表面質(zhì)量等提出了更高的要求。此外，隨著國內(nèi)外對公務(wù)機等項目需求的不斷增加，正推動著蒙皮生產(chǎn)產(chǎn)能不斷增加。常用的飛機蒙皮成形技術(shù)主要有以下幾種：拉伸成形技術(shù)、柔性多點夾持切邊技術(shù)、鏡像銑削技術(shù)和蠕變時效成形技術(shù)。其中，采用蒙皮拉伸方法加工的飛機蒙皮零件部位包括機身，前緣，機翼，短艙，整流罩，機身尾部。

傳統(tǒng)蒙皮拉伸通常為拉包成形，首先是拉伸機鉗口夾持板料進行預(yù)拉伸，載荷能夠保證板料剛好進入塑性狀態(tài)，隨后保持板料與模具相切，通過鉗口施加載荷，工作臺上升，拉形模具抬升，鉗口隨板料成形過程轉(zhuǎn)動，保持板料與模具表面相切，板料逐步貼合模具，最終成形。近年來的新興技術(shù)柔性多點模具進行蒙皮拉伸成形與傳統(tǒng)蒙皮拉伸成形過程基本一致;主要區(qū)別在于：柔性多點模具調(diào)形后的包絡(luò)面與零件理論內(nèi)型面并不一致、柔性多點模具表面需要覆蓋彈性墊層，以預(yù)防離散沖頭在蒙皮零件表面產(chǎn)生壓痕、以及柔性多點模具具有圍板結(jié)構(gòu)，使零件毛坯尺寸可能略大于傳統(tǒng)固定模具蒙皮拉形的零件。

2蒙皮拉伸成形中國專利申請狀況分析

2.1 中國專利申請概況

圖1顯示了蒙皮拉伸成形在中國的專利申請量趨勢。從圖中可以看出，蒙皮拉伸成形在中國的發(fā)展，最早的專利出現(xiàn)于2006年，專利發(fā)明了一種用于多點成形設(shè)備的復(fù)合柔性墊層（CN1994611A），申請人為北京航空航天大學(xué)，其是應(yīng)用于蒙皮的多點柔性拉伸成形模具上，可見中國的蒙皮拉形技術(shù)起步較晚，但是起點較高，但是該專利發(fā)明屬于模具的一個基本部件，非整體模具。之后隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展，與之緊密相關(guān)的蒙皮拉伸成形技術(shù)專利得到井噴式的發(fā)展，每年的專利均高速增長，該項技術(shù)在這個階段被廣泛關(guān)注，技術(shù)的成熟度極大的提升。專利涉及的技術(shù)也更加具體和細化，大多是對本公司現(xiàn)有技術(shù)的改進和補充。從國內(nèi)蒙皮拉伸成形技術(shù)的申請趨勢可以看出，在我國該項技術(shù)仍處于快速發(fā)展階段，技術(shù)的廣度已經(jīng)得到大幅度提升，但細分領(lǐng)域，包括精密度，操作易用性和穩(wěn)定性，都正在快速提升。

2.2中國專利申請情況具體分析

中國申請人類型和所占比例見圖2。從圖中可以看出，企業(yè)申請人所占比例最高，超過50%，其次是大專院校，再次是個人，最后是科研單位。上述數(shù)據(jù)可以反映出，蒙皮拉伸成形技術(shù)申請專利主要是工業(yè)應(yīng)用和理論研究并重的，而且目前中國民用飛機高速發(fā)展，未來也必然集中于企業(yè)和高校，而相關(guān)科研單位的專利申請也會大量增加。受限于該領(lǐng)域的應(yīng)用和技術(shù)限制，個人申請者必然受限。其中中國蒙皮拉伸技術(shù)申請專利較多且較典型的申請人是吉林大學(xué)。吉林大學(xué)的專利集中在板材拉伸成形，高柔性多頭拉伸成形，充液墊，三維曲面拉伸成形等領(lǐng)域。

中國主要申請單位及申請數(shù)量見圖3。從圖中可以看出申請量較多的公司是吉林大學(xué)和沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司，北京航空航天大學(xué)和上海飛機制造有限公司的申請數(shù)量也很高?？梢钥闯鲲w機蒙皮拉伸成形技術(shù)主要集中于航空類研究院校和大型飛機制造企業(yè)，從該技術(shù)的起點和技術(shù)瓶頸等方面也容易理解其原因。

3飛機蒙皮拉伸成形全球?qū)＠暾垹顩r分析

3.1全球?qū)＠暾堏厔?/p>

全球?qū)＠暾垟?shù)量見圖4，由于中國的情況上文已經(jīng)進行了分析，而且考慮其發(fā)展速度和特殊性，本分析將中國排除在外。從圖中可以看出，全球的飛機蒙皮拉伸成形技術(shù)發(fā)展的頂峰在2000年到2010年之間，在此期間，美國、德國和日本等西方發(fā)達國家的發(fā)展速度非常迅速，航空航天技術(shù)得到飛速發(fā)展，因而此項技術(shù)的專利申請量達到頂峰。2010年后，西方發(fā)達國家的經(jīng)濟增速放緩，飛機制造發(fā)展放緩，將更多的研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)移至發(fā)展中國家。另外，隨著自動化和精密化水平的提高，目前該項技術(shù)的發(fā)展遭遇瓶頸，暫時并沒有巨大的創(chuàng)新空間。因此，專利的申請數(shù)量銳減，發(fā)展速度減緩。

3.2全球?qū)＠暾埱闆r具體分析

飛機蒙皮拉伸成形技術(shù)全球?qū)＠暾垏曳植家妶D5。其中CN代表中國，US代表美國，EP代表歐專局，DE代表德國，GB代表英國。其中中國，美國，德國是該項技術(shù)的主要分布國。

飛機蒙皮拉伸成形技術(shù)全球主要申請人包括美國的BOEING公司、歐洲空中客車公司。波音公司針對飛機蒙皮拉伸成形技術(shù)主要有：板材拉伸成形，縱梁裝置改進等。

在飛機蒙皮拉伸成形中，拉伸成形模具是常見成形設(shè)備，對拉形模的結(jié)構(gòu)進行改進，基本上可以分為：拉形模、多點柔性拉形模、其他輔助手段拉形模。同時隨著工業(yè)自動化水平的提升，程序的控制是飛機蒙皮拉伸成形發(fā)展的另一個主流。

4 總結(jié)

通過以上分析可以看出，飛機蒙皮拉伸成形技術(shù)在歐美起步比較早，專利主要集中在美國和德國，申請量在20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初由爆發(fā)期逐漸到衰落期，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但缺少突破性研究。中國則才剛剛起步，申請量也在高速的增長。中國申請人主要是企業(yè)和高校，這與提高飛機蒙皮成形質(zhì)量，以及與飛機蒙皮的需求有直接關(guān)系，促進了我國的航空領(lǐng)域的發(fā)展。

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