大飛機復合材料結構制造和檢測技術

馬向群

摘 要：超混雜復合材料技術在國內還處于研發階段，若要用于大飛機的制造上應從多方面著手，合理避開產權侵犯風險.熱塑性復合材料目前在大飛機上的用量較少，專利不多，這就給國內有了原創的機會，有關院所可以根據實際情況抓緊攻關，盡早形成自己的專利.

關鍵詞：飛機復合材料;結構制造;檢測技術熱塑性復合材料;復合材料技術;專利研發階段;產權侵犯;院所;原創攻關;風險

一、大飛機復合材料結構制造和檢測相關技術分析

1.1 復合材料成型模具技術

復合材料成型模具技術貫穿于復合材料制造的各種技術中，在大飛機上應用的專利仍以國外為主，有一些具有很高的借鑒價值，如有介紹氣囊成型復合材料薄壁結構控制拐角質量方法的專利;有介紹陰、陽模成型技術解決拐角缺料的方法;有介紹用來制造回轉體的水溶性模具的專利，還有介紹成型復合材料大型構件連接分段芯模的工具和多模塊疊合模具，其中也有不少技術水平與目前國內技術水平相當，如某專利的加筋壁板定位所用工裝模具技術在國內就有類似。模具隨成型工藝的變化較大，根據不同的工藝技術合理改變模具的設計和制造方法，可以達到即借鑒國外先進技術又防范產權侵犯的效果，另外開發新材料，采用新技術也是一種避開專利地雷的好方法。

1.2 膠接/共固化整體成型技術

膠接/共固化技術可用于連接不同材料、不同厚度、二層或多層結構，其結構重量輕，密封性能好，抗聲振和顫振的性能突出，能大量減少零件、緊固件數目，從而實現復合材料結構從設計到制造一體化成型，在大飛機上的應用前途廣泛，是整體化制造的關鍵技術之一。國外復合材料膠接/共固化整體成型技術從70年代開始就有相關專利，最近幾年申請的專利更多，技術也越來越先進，其中美國最多，主要以波音公司為主，歐洲以空客為主，日本的富士重工也有相關專利文獻，主要應用于共固化整體成型加筋壁板、機身結構，發動機整流罩，蜂窩夾層結構等，一些專利技術中還闡述了許多目前正在運用的先進制造技術，比如自動生成桁條技術、模具技術、封裝方法、組合定位、形位控制等，這些技術對我國大飛機復合材料技術的開發具有很高的借鑒價值。還有一些專利技術基本覆蓋了我們目前的技術，屬于高風險專利，在大飛機設計和制造上應予以避免。另外，也有很多專利從技術方面看僅是個結構概念，比如一些關于加筋壁板結構的專利，在設計和結構上均有很多可以改進和替換的地方，對這些專利的改進，應用以及形成自己的專利還需根據實際情況進一步研究。從整個專利的分析結果看，國內還沒有關于自主知識產權的飛機構件膠接/共固化整體成型技術的專利，雖然一些技術在國內一些型號上已經展開應用，且與國外一些專利技術水平相當，比如北京航空制造工程研究所的加筋壁板共固化成型技術、蜂窩夾層結構共膠接整體成型技術，相對國外一些專利的技術水平已有過之，應盡快形成自己的專利，并加以保護。

1.3 超混雜復合材料技術

超混雜復合材料即金屬-纖維復合材料層板，目前用于大飛機的主要是A380機身蒙皮的GLARE層板（鋁箔-玻璃纖維復合材料層板），其具有優良的抗拉-壓疲勞性能，同時可以大大提高了缺口斷裂性能。這部分專利屬荷蘭福克（Fokker）公司的較多，但大部分是概念性問題，不具有新穎性，個別具有參考價值的如介紹液態樹脂在真空作用下浸潤纖維-金屬層板的方法，類似于RTM工藝。除了熱固性樹脂浸潤纖維-金屬片外，還有以熱塑性樹脂作為基體的金屬-纖維層板，另外，還有一些介紹鈦合金-纖維增強復合材料層板制備方法的專利，超混雜復合材料層板技術國內正在研究中。復合材料構件無損檢測技術復合材料構件無損檢測技術的專利主要是針對復合材料結構的檢測系統、方法與設備，這部分專利以波音公司的專利為主。

二、對我國大飛機復合材料制造

2.1 與檢測技術發展的建議

由七八十年代至今國外所發表的專利，幾乎涵蓋了復合材料制造與檢測的各種技術，美國以波音公司為主，又占據了大部分專利，他們經過多年的技術積累，在復合材料制造技術方面已經有了較為先進和完整的專利體系，有些重要的核心專利，專利權人在其即將到期時又重新申請，以延續其知識產權的保護，在這種情況下，后來者的創新難度較大，但是前人富有成效的工作和創新思路，又會給后來者莫大的啟示，使之有可能在前人工作的基礎上，開發和發展自己的知識產權。目前大飛機的研制剛剛起步，在研制時應密切關注國外的技術動向。因此，借鑒、改進、創新是擁有自己關鍵技術的根本。從大飛機復合材料的制造和檢測各項技術看，膠接/共固化整體成型技術是目前復合材料整體化制造的關鍵技術，包括加筋壁板的整體成型技術，共膠接蜂窩夾層結構技術，這些技術的專利體系比較完整，而國內又沒有申請，在大飛機的研制時，應謹慎小心，積極吸收國外技術，將其逐步轉變為自己的技術，并形成大量專利。

縫合、液體成型技術包括縫合技術和液體成形技術，這些技術的變化具有多樣性，完全可以根據材料體系和設計方式合理避開國外專利的干擾，形成自己的技術。自動鋪放技術包括設備，控制等問題，目前，設備可以通過聯合開發或引進國外技術來實現，控制技術及數字化制造技術還需進一步摸索，一旦成熟即可形成自己的專利并加以保護。

模具技術包括模具材料和模具的設計，開發新工藝、新材料、新模具應成為研制過程中模具技術的主題。無損檢測技術最主要的是檢測設備的制造及檢測方法的建立，應該將自主創新和引進先進技術結合起來，避開產權侵犯。

超混雜復合材料技術在國內還處于研發階段，若要用于大飛機的制造上應從多方面著手，合理避開產權侵犯風險。熱塑性復合材料目前在大飛機上的用量較少，專利不多，這就給國內有了原創的機會，有關院所可以根據實際情況抓緊攻關，盡早形成自己的專利。

結語

超混雜復合材料技術在國內還處于研發階段，若要用于大飛機的制造上應從多方面著手，合理避開產權侵犯風險。熱塑性復合材料目前在大飛機上的用量較少，專利不多，這就給國內有了原創的機會，有關院所可以根據實際情況抓緊攻關，盡早形成自己的專利。

參考文獻

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[2]嚴宏.基于損傷存在概率成像方法的復合材料結構損傷識別研究[D].南京航空航天大學，2017.

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