國內航空復合材料工程化應用相關問題探討

李新明+段家寶+隋心

摘要：現今，我國航空復合材料工程化水平與國外的差距較大，其主要表現在研究不充分、質量不達標，在生產管理中沒有考慮到成本，文章就國內航空復合材料工程化應用中的問題進行了分析研究，并且提出了相應的建議。

關鍵詞：航空復合材料；工程化應用；生產管理

中圖分類號：V257 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0019-02

由于我國在航空材料工程化應用中，基礎研究不充分、產品質量波動大、沒有考慮到生產管理中的成本，導致了與國外的差距較大，要通過復合材料的技術研究與工程應用，來解決技術問題，建立健全鼓勵制度、提高設備的質量、提高設備控制精度，利用先進的技術手段來解決工藝問題，提高我國航空復合材料工程化應用的效率。

1 國內外航空復合材料的研究應用現狀

1.1 國外航空符合材料的研究發展

隨著科技的不斷發展，社會的不斷進步，復合材料在航空事業中的應用逐步廣泛，從最初僅僅應用在飛行器結構上，到現今應用到軍機與民機的建造中，復合材料對于飛機機體的構造十分重要，在西方國家，對于復合材料的研究十分重視，西方國家對復合材料進行了深入的研究，提高復合材料的技術水平，降低成本，進過長時間的探索，取得了大量的成果，使復合材料在飛機上得到了大量的應用。西方發達國家中各大航空公司進行復合材料的研究，將研究成果不斷的應用到飛機制造上，提高了飛機的性能。歐美發達國家經過不斷的探究，形成了自己完整的設計體系，對各個階段的復合材料的研究也都設計了相應的指導性文件，這些文件為智能材料的研究提供了理論指導。各個飛機公司也都形成了自己的設計手冊，經過不斷的研究，不斷的對設計手冊進行完善，并且在復合材料的應用上有著自己的規范，以確保復合材料的良好使用。

1.2 國內航空復合材料的研究發展

國內對于航空復合材料的研究起步比較晚，雖然取得了相應的成果，在一些軍用飛機上都有應用，一些航空公司經過不斷的研究，設計出了很多方案與應用技術，并且不斷的進行改進優化，為復合材料的工程化應用奠定了基礎，而且研究的復合材料已經成功的應用在我國的大型民航飛機上。我國經過對復合材料的不斷研究實踐，先后出臺了很多設計手冊，建立了相對完整的技術標準。雖然我國的復合材料的研究取得了相應的成果，但是由于起步比較晚，受到一些限制，比如：設計構思比較保守，研制成本比較高，復合材料的工程化應用水平很低，所以我國必須要加強復合材料的研究，增強工程化應用。

2 我國復合材料工程化存在的主要問題

2.1 技術問題

在我國，對于復合材料的研究，在工程化應用中主要存在的問題有三點：（1）設計制造分離，由于設計的標準較高，加之我國的研制受到很多條件的限制，所以研制的結果會與設計的結果有所偏離，達不到預期的效果，而且在設計階段的專業人員也比較少，很容易忽視一些細節性的問題，最終可能引發較大的質量問題。而且，在制造中遇到的問題，技術人員沒有立即反饋給設計人員，會導致在下一次設計時依舊出現此類問題；（2）相關的缺陷原理認識不足，技術儲備少，預測研制的周期短是現今復合材料設計應用中的普遍問題，在對復合材料的設計階段的實驗不充足，投入不夠，導致了在最后投入應用時，發現了存在的問題，最終產生大量的質量問題；（3）過程波動無法全面徹底的解決，復合材料的原材料、加工過程以及外部的配套等因素會影響到產品的質量，如果不能從整體上進行問題的解決，就無法保證產品的質量。

2.2 標準與規范

在我國對于復合材料制造的相關規定也不夠完善，在制造中，缺少可以參考的規范，使得設計與制造帶有很大的盲目性，無法很迅速的決定制造的具體步驟，沒有相應的經驗可以借鑒，導致了制造的效率很低，而且產品的質量也無法達到保證。我國沒有相應的質量控制規范以及成本控制規范，無法很好的將成本控制在最低水平，并且在批量生產中產品的質量無法得到保證，難以對生產中的不定性因素進行處理，這樣導致了復合材料的質量很低，報廢率很高。

2.3 成本問題

復合材料的工程化應用成本會很高，成本除了原材料的成本還有加工的成本以及一些設備的成本，一些制造復合材料的設備耗能很大、投資很高，并且輔助材料的費用也很高，加工的周期很長，這些因素最終會導致復合材料的制造成本非常高。另外，在加工過程中，受技術條件的影響，技術條件落后，也會導致成本過高。一種工藝方案只能適合一種材料結構，如果材料結構發生改變，就只能重新設計工藝方案，這樣會很消耗人力與物力。并且在制造過程中，對質量的控制很差，會導致產品的報廢率很高，增加了成本，對已成型的產品進行維護也會消耗很大的成本。

3 國內復合材料的相關建議

3.1 技術方面

復合材料在生產中會發生制造結果與設計結果不相符的現象，在設計與制造中沒有進行充分的考慮，沒有考慮材料的結構，缺少結構模具、材料體系以及工藝參數相關的試驗。這主要是因為缺乏關鍵技術的研究，在設計時，設計方案不合理，缺乏科學性，沒有將設計與制造相結合去制定設計方案，并且沒有對復合材料進行相應的工程化研究，導致了設計方案與制造結果不相符，有偏離。根據此問題，相關機構要建立研究平臺，對復合材料的結構、性能以及應用進行研究，并且要對復合材料的設計、制造與檢測進行試驗，對結果進行判斷、評估。

3.2 標準方面

要建立完整的復合材料研究與工程化應用的規范，規范在材料標準的制定上一定要統一，制定一定要科學，從而減少風險，并降低成本。要制定關于復合材料的結構強度規范，建立數據庫，加強材料與設計許可值的確定方法。在復合材料的規范中，要明確的規定出材料的性能以及工藝制造要求，這樣，生產制造人員可以根據規范進行材料的生產加工，避免一些錯誤的操作。另外，要建立模具設計制造規范，根據模具的成本與使用的防錯方法進行設計。

3.3 制造成本方面

對于復合材料的制造成本，包括：原材料成本、制造設備的成本以及加工中的成本，所以在進行材料選擇時，盡量采用少的材料品種，增強材料的使用率，實現一材多用，這樣可以減少材料的投資，同時也提高了材料的利用率，輔助材料可以用一些價格低質量高的材料，對輔助材料進行重復利用可以有效的降低成本。在設備方面，要在技術成熟度、產品特征以及生產計劃方面進行考慮，從而降低設備的成本。在人員方面，可以增強對操作人員的培訓，增強其操作能力，以減少工時的方式來減少成本投入，在加工方面，可以提高加工技術，或者是縮短加工工時來減少成本。

4 結語

在現今，我國航空復合材料工程化應用水準較國外來說，雖然有些差距，但是國家正在加大研究力度，經過不斷的探索，不斷的完善加工技術，來提高復合材料在航空事業中的工程化應用。

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作者簡介：李新明（1992—），男，湖北人，大連理工大學學生。