【文章內(nèi)容簡介】 個國家科技發(fā)展水平的體現(xiàn)。如果不發(fā)展復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)，將對復(fù)合材料的應(yīng)用產(chǎn)生嚴(yán)重的制約作用。目前，我國航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個關(guān)鍵時刻。先進(jìn)性能的飛機(jī)、直升機(jī)對復(fù)合材料及制造技術(shù)在航空上的應(yīng)用提出了很高的要求。在國內(nèi)航空制造領(lǐng)域，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在飛機(jī)上的應(yīng)用正在逐步提高；但是，在主承力結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用方面還沒有突破性的進(jìn)展。一些新材料、新工藝和相關(guān)的設(shè)計方法，特別是低成本制造技術(shù)、復(fù)合材料數(shù)字化制造技術(shù)及材料、設(shè)計、工藝一體化技術(shù)仍處于很低的水平，還沒有形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。對于國內(nèi)目前正在研制的一些高性能的飛機(jī)和直升機(jī)來講，國內(nèi)的復(fù)合材料技術(shù)，無法滿足其對機(jī)體重量、隱身、質(zhì)量以及低成本的要求。復(fù)合材料技術(shù)，特別是復(fù)合材料制造技術(shù)成為制約我國航空發(fā)展的瓶頸問題之一。 是突破我國飛行器產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的需要在我國，復(fù)合材料技術(shù)經(jīng)過近30年的學(xué)習(xí)引進(jìn)、自主研究和開發(fā)應(yīng)用，在一定程度上取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。通過幾個“五年計劃”的預(yù)先研究，取得了一批研究成果。但是，我國現(xiàn)階段的技術(shù)水平與國外先進(jìn)國家相比，差距很大：原材料制備能力較低；復(fù)合材料制造技術(shù)發(fā)展比較分散，沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃；研究機(jī)構(gòu)、高等院校、企業(yè)單位各自為戰(zhàn)；成果轉(zhuǎn)化弱，企業(yè)沒有成為技術(shù)研發(fā)的主體。在型號的研制中，有些技術(shù)的工程應(yīng)用研究還要重新走一遍，形成低水平的重復(fù)研究。開展國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料及其在飛行器上應(yīng)用技術(shù)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項目，有助于凝聚國內(nèi)整個配套產(chǎn)業(yè)的力量，突破技術(shù)發(fā)展瓶頸，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，滿足穩(wěn)定批量生產(chǎn)的需要，提高我國航空工業(yè)的競爭力。通過本項目的研究，可使國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料的使用性能滿足飛機(jī)部件的要求，指導(dǎo)國產(chǎn)碳纖維高性能化研制和指標(biāo)體系的科學(xué)表征，實現(xiàn)國產(chǎn)碳纖維自主研制與國產(chǎn)碳纖維應(yīng)用的有機(jī)銜接。通過研究碳纖維復(fù)合材料工藝技術(shù)，建立應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，可解決當(dāng)前國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料在飛行器上應(yīng)用的瓶頸問題，推動航空工業(yè)碳纖維復(fù)合材料研究和結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的發(fā)展。 產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度分析 促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料及其在飛行器上應(yīng)用技術(shù)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項目可以帶動下列行業(yè)：金屬生產(chǎn)與加工業(yè)（鋁等有色金屬）、化工業(yè)（塑料、漆、膠等）機(jī)械工業(yè)、紡織業(yè)、交通業(yè)等通過材料和產(chǎn)品的銷售與出口，帶動國產(chǎn)材料及產(chǎn)品擴(kuò)大國內(nèi)市場份額，進(jìn)入國際市場參與世界經(jīng)濟(jì)的競爭。同時生產(chǎn)過程中，將有原材料與器材消耗，也將對其他相關(guān)行業(yè)（煤碳、電力、原材料、化工等）形成拉動作用。 提高我國國防工業(yè)的技術(shù)水平通過國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料及其在飛行器上應(yīng)用技術(shù)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項目，可以系統(tǒng)地提升我國復(fù)合材料的生產(chǎn)能力，設(shè)計技術(shù)、生產(chǎn)工藝和管理技術(shù)，縮短我國碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)與應(yīng)用同西方國家的差距，進(jìn)一步全面實現(xiàn)與世界先進(jìn)水平的接軌，提高國家國防工業(yè)的技術(shù)水平。 促進(jìn)我國航空航天制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展隨著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，高新技術(shù)應(yīng)用的成熟，開展與各航空航天院校的密切合作和課題研究，拉動院校的科技理論研究工作，并將理論成果轉(zhuǎn)化為工程實踐，對促進(jìn)我國航空制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提高我國航空工業(yè)的整體水平，帶動國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將具有十分重要的現(xiàn)實意義。使我國擁有了按國際先進(jìn)管理要求的工程技術(shù)隊伍和管理隊伍，滿足國際先進(jìn)適航要求的產(chǎn)品驗證隊伍以及建立具有滿足國際ISO9001要求的質(zhì)量保證體系的能力。 市場分析以國產(chǎn)海豚飛機(jī)為例,全機(jī)復(fù)蓋件70%是復(fù)合材料件，已生產(chǎn)架，與法國合作的EC120直升機(jī)機(jī)體，復(fù)合材料用量占重量35%，已生產(chǎn)500多架份，取得了多國適航認(rèn)可，該機(jī)已銷售到世界地。近年來國外軍機(jī)，民機(jī)中復(fù)合材料構(gòu)件迅速增加，繼B787復(fù)合材料構(gòu)件已達(dá)結(jié)構(gòu)重量50%以后，正在開發(fā)中的A350其復(fù)合材料構(gòu)件更將達(dá)結(jié)構(gòu)重量52%。根據(jù)中央有關(guān)部門指示精神：大客先進(jìn)性應(yīng)相當(dāng)于B737下一代水平的目標(biāo)，而且要考慮到飛機(jī)出來后當(dāng)時的國際水平。根據(jù)此精神，復(fù)合材料構(gòu)件在大客/大運上都應(yīng)得到大量采用。我國復(fù)合材料在航天飛行器上的應(yīng)用也發(fā)展很快，如長征運載火箭在衛(wèi)星接口支架、有效載荷支架、井字梁、高蜂窩板、環(huán)框及芯桿組件等零部件均采用了碳/環(huán)氧復(fù)合材料。但是，使用的碳纖維均為進(jìn)口碳纖維,價格昂貴并受人制約。 與國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化總體思路、原則、目標(biāo)關(guān)聯(lián)情況本項目以國產(chǎn)碳纖維界面表征與增效設(shè)計，預(yù)浸料工業(yè)化生產(chǎn)、國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計制造技術(shù)為主線，旨在突破國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，建立國產(chǎn)碳纖維及其復(fù)合材料性能表征與評估、國產(chǎn)碳纖維預(yù)浸料制備、大型復(fù)合材料構(gòu)件制備和復(fù)合材料檢測等平臺和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，形成國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料研發(fā)與工程應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈，全面提升我國高性能復(fù)合材料設(shè)計開發(fā)制造水平，打破碳纖維材料國際壟斷現(xiàn)狀，促進(jìn)碳纖維原材料產(chǎn)業(yè)、預(yù)浸料制備產(chǎn)業(yè)、航空復(fù)合材料構(gòu)件制造產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和發(fā)展，加快技術(shù)創(chuàng)新的建設(shè)步伐，滿足大飛機(jī)研制項目中碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件制備，這完全符合國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的指導(dǎo)思想、總體思路和目標(biāo)要求。2 項目技術(shù)基礎(chǔ) 承擔(dān)單位技術(shù)基礎(chǔ)和能力 哈飛集團(tuán)技術(shù)基礎(chǔ)和能力哈飛集團(tuán)是目前國內(nèi)最大的航空復(fù)合材料產(chǎn)品生產(chǎn)基地，年產(chǎn)各種飛機(jī)/直升機(jī)的各種復(fù)合材構(gòu)件2000多個品種，復(fù)合材料制品40多噸，產(chǎn)值近4億元。是國防科技工業(yè)樹脂復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)研究應(yīng)用中心，并即將建立中國空客復(fù)合材料制造中心原中國航空工業(yè)總公司于1995年下達(dá)航空計（1995）957號文確定哈飛集團(tuán)為“直升機(jī)機(jī)身樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件批生產(chǎn)基地”。經(jīng)過20多年幾個階段的發(fā)展，哈飛集團(tuán)具備了較好的復(fù)合材料制造技術(shù)基礎(chǔ)，建立了完整配套的復(fù)合材料研發(fā)、制造、檢測、實驗技術(shù)體系，鍛造了一支熟練掌握應(yīng)用復(fù)合材料相關(guān)技術(shù)的高素質(zhì)專業(yè)隊伍，掌握了國際先進(jìn)、配套齊全的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，擁有相當(dāng)規(guī)模的復(fù)合材料知識數(shù)據(jù)庫，其復(fù)合材料研發(fā)能力及制造技術(shù)水平居國內(nèi)領(lǐng)先地位。哈飛研制了EC1長鷹無人機(jī)、H42Z9XX等型號，以及承擔(dān)了預(yù)研項目和國際合作，已具備了豐富的復(fù)合材料工程經(jīng)驗和較高的科研創(chuàng)新能力。開發(fā)了一些國內(nèi)領(lǐng)先的復(fù)合材料產(chǎn)品，如封閉空間扭曲變截面復(fù)合材料管梁、整體成型的大展弦比全復(fù)合材料機(jī)翼、復(fù)合材料尾翼、雙曲率復(fù)合材料機(jī)身蒙皮壁板、全復(fù)合材料尾撐管等零部件。將進(jìn)一步著眼于于大型復(fù)合材料構(gòu)件的研發(fā)，通過引進(jìn)與國際交流不斷提升研發(fā)實力。通過自行研制、國際合作項目和批量生產(chǎn)的實踐，哈飛復(fù)合材料制造技術(shù)居國內(nèi)領(lǐng)先水平。能夠設(shè)計、制造各種形狀復(fù)雜的金屬/非金屬工裝；熟練掌握復(fù)合材料工裝的設(shè)計與制造能力，在復(fù)合材料工裝工程應(yīng)用上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平；研制生產(chǎn)的直升機(jī)全復(fù)合材料涵道大垂尾、全復(fù)合材料尾段、全復(fù)合材料主槳葉、高頻高載荷的尾減管、封閉空間扭曲變截面管梁為骨架的前艙罩、共固化成型的整體機(jī)翼盒段，全復(fù)合材料機(jī)翼等零部件均具有國內(nèi)先進(jìn)水平；熟練掌握復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)成型、整體共固化成型、軟模成型、模壓成型、結(jié)構(gòu)膠接、真空吸塑成型、槳葉制造、復(fù)合材料大部件膠接成型、復(fù)合材料模具制造等技術(shù)；通過預(yù)研項目、數(shù)字化生產(chǎn)線等項目，初步形成了復(fù)合材料設(shè)計－制造一體化的技術(shù)基礎(chǔ)。經(jīng)過各項建設(shè)，目前哈飛已建成了國內(nèi)最大的復(fù)合材料廠房，并配備了各類先進(jìn)的數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備，如大型熱壓罐、鋪帶機(jī)、蜂窩超聲加工、大型復(fù)合材料專用加工設(shè)備、柔性夾具、大型噴水C掃等。這些基礎(chǔ)設(shè)施，已形成了制造大型復(fù)合材料零部件的基本能力。 某某工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究技術(shù)基礎(chǔ)和能力某某工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所長期從事極端環(huán)境下防熱材料和熱結(jié)構(gòu)材料等復(fù)合材料的制備，性能檢測與表征、材料與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計等方面的研究。多年來在纖維復(fù)合材料的研究方面積累了豐富的材料設(shè)計、制備、評價等經(jīng)驗，并取得了大量的成果。擁有“特種環(huán)境復(fù)合材料技術(shù)”國防重點實驗室，以及Instron試驗機(jī)、C掃描儀、X射線探測儀、超高溫復(fù)合材料力學(xué)性能測試設(shè)備、多功能快速原型制造系統(tǒng)、樹脂基復(fù)合材料制備系統(tǒng)、復(fù)合材料固化工藝在線監(jiān)測系統(tǒng)等復(fù)合材料研究專用設(shè)備。 某某玻璃鋼研究院技術(shù)基礎(chǔ)和能力某某玻璃鋼研究院是我國最早從事樹脂基復(fù)合材料研究的專業(yè)機(jī)構(gòu)之一，是國家樹脂基復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心的依托單位。某某玻璃鋼研究院在纖維纏繞技術(shù)、拉擠技術(shù)、先進(jìn)復(fù)合材料及其制備技術(shù)、熱塑性復(fù)合材料成型技術(shù)、熱固性熱熔預(yù)浸技術(shù)等方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。其配套產(chǎn)品涉及航天、航空、船舶、兵器、核工業(yè)等多個領(lǐng)域。擁有先進(jìn)工藝設(shè)備和試驗儀器近300臺，其中包括多臺數(shù)控纖維纏繞機(jī)、熱熔預(yù)浸機(jī)組及其配套設(shè)備、數(shù)字控制張力器、固化爐、MagnaIR550傅立葉變換紅外掃描儀、DSC差示量熱掃描儀、Instron萬能試驗機(jī)、多通道靜態(tài)應(yīng)變儀、多通道Vision動態(tài)應(yīng)變儀、大型Anasys有限元計算軟件、35MPa高壓氣泵站、三坐標(biāo)測量儀、高壓水泵等工藝和試驗裝備，可為本項目研究提供良好的工藝和試驗手段。哈玻院在長期的復(fù)合材料研究和生產(chǎn)中積累了豐富的實踐經(jīng)驗，鍛煉出一支成熟穩(wěn)定的專業(yè)隊伍，具備了承擔(dān)本項目研究工作良好的基礎(chǔ)和條件。 北京航空材料研究院技術(shù)基礎(chǔ)和能力北京航空材料研究院（621所）在復(fù)合材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、高性能材料體系研制和應(yīng)用、先進(jìn)制造技術(shù)、結(jié)構(gòu)功能一體化技術(shù)、數(shù)字化模擬與仿真、復(fù)合材料配套技術(shù)等方面具有國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)實力。表5 621所現(xiàn)有設(shè)備、設(shè)施表序號單位621所1廠房面積12000 m22凈化面積1500 m23熱壓罐。(,400℃)。φ3x6m。φ5x17m4下料設(shè)備Lectra和格伯自動下料設(shè)備共2臺5鋪層投影設(shè)備激光投影系統(tǒng)（1套）6縫編設(shè)備德國產(chǎn)三軸編織設(shè)備（144+72紗）7RTM設(shè)備RTM注射機(jī)（英國）高溫注射機(jī)8無損檢測設(shè)備超聲C掃描設(shè)備。超聲A掃描設(shè)備。X射線設(shè)備等9無損檢測儀器傅立葉變換紅外和拉曼光譜儀、X射線能譜儀、電子顯微鏡，熱分析、流變分析儀，色譜等10預(yù)浸設(shè)備30厘米熱熔預(yù)浸機(jī)、120厘米熱熔預(yù)浸機(jī)、絲束和織物濕法預(yù)浸機(jī)11蜂窩生產(chǎn)設(shè)備蜂窩涂膠機(jī)。蜂窩片切機(jī)12壓機(jī)TMP液壓真空壓機(jī)多臺13修補(bǔ)儀復(fù)合材料修補(bǔ)儀14軟件ANSYS ,SYSPLY ,LSDYNA,PANMRTM,PAMFORM,FiberSIM北京航空材料研究院已經(jīng)建立了從無損檢測、密封防護(hù)到結(jié)構(gòu)修理的較為全面的綜合配套技術(shù)。 取得的成果及知識產(chǎn)權(quán)情況通過型號研制、國際合作、預(yù)研/科研等工作，哈飛集團(tuán)等單位在碳纖維復(fù)合材料界面機(jī)理研究、預(yù)浸料生產(chǎn)工藝、復(fù)合材料在飛行器上的應(yīng)用等領(lǐng)域取得了豐碩的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果，為推動我國復(fù)合材料技術(shù)進(jìn)步奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。項目獲得的經(jīng)驗和掌握的技術(shù)如下：(1) 建立了復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫和較完善的復(fù)合材料設(shè)計數(shù)據(jù)體系。(2) 初步建立了復(fù)合材料構(gòu)件典型結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計知識庫，形成了哈飛集團(tuán)自己的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。(3) 共固化結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝一體化的鋪層設(shè)計技術(shù)(4) 復(fù)合材料分析與優(yōu)化設(shè)計技術(shù)(5) 復(fù)合材料連接設(shè)計技術(shù)(6) 復(fù)合材料穩(wěn)定性分析技術(shù)(7) 二維編織物復(fù)合材料沖擊損傷性能(8) 共固化結(jié)構(gòu)成型工藝及工裝設(shè)計技術(shù)(9) 積木式試驗驗證技術(shù)(10) 雙曲率復(fù)合材料構(gòu)件變形控制技術(shù)(11) 無損檢測技術(shù)(12) 全復(fù)合材料機(jī)翼的設(shè)計和制造，應(yīng)用了多項先進(jìn)設(shè)計與制造技術(shù)。(13) 采用了整體化設(shè)計技術(shù)，取得了很好的成果，該技術(shù)成果具有國內(nèi)創(chuàng)新性，國際先進(jìn)性。大面積整體共固化工藝制造技術(shù)、超長大尺寸部件的成型變形控制技術(shù)(14) 將復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)由次承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用提高到主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用，大幅提升了復(fù)合材料技術(shù)水平。(15) 復(fù)合材料蜂窩夾層與層板混合結(jié)構(gòu)共固化成型工藝獲得突破，解決了成型工藝的難點問題，復(fù)合材料大部件共固化成型工藝與制造實現(xiàn)了突破性飛躍，對今后的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重大的意義，經(jīng)濟(jì)應(yīng)用前景廣闊。(16) 研制成功國內(nèi)首件直升機(jī)全復(fù)合材料機(jī)身主承力結(jié)構(gòu)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進(jìn)水平。(17) 大尺寸復(fù)雜型面部件的成型變形控制技術(shù)取得突破，整體共固化機(jī)身尾段無翹曲變形，變形小于2mm，在國內(nèi)該項技術(shù)處于領(lǐng)先地位。(18) Y11B、Y12型飛機(jī)和H42H4Z9A型直升機(jī)取得了中國適航當(dāng)局CAAC型號證書，尤其Y12型飛機(jī)還取得了美國適航當(dāng)局FAA、英國適航當(dāng)局CAA的型號證書。(19) 大尺寸超薄金屬內(nèi)襯復(fù)合材料貯箱現(xiàn)已通過用戶單位的現(xiàn)場技術(shù)驗收，已交付2套合格貯箱產(chǎn)品，并申請復(fù)合材料壓力容器相關(guān)發(fā)明專利3項，其中授權(quán)兩項。 已完成的研究開發(fā)工作及突破的關(guān)鍵技術(shù) 哈飛集團(tuán)哈飛集團(tuán)已成功開發(fā)了一些處于國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)的復(fù)合材料產(chǎn)品，如封閉空間扭曲變截面復(fù)合材料管梁、大展弦比整體成型的全復(fù)合材料機(jī)翼、復(fù)合材料尾翼、雙曲率復(fù)合材料機(jī)身蒙皮壁板、全復(fù)合材料尾撐管等零部件?！笆濉鳖A(yù)研項目“復(fù)合材料機(jī)身主承力結(jié)構(gòu)”采用整體化設(shè)計思想，運用了設(shè)計/工藝/制造一體化技術(shù)，采取大規(guī)模整體共固化設(shè)計制造方法，突破6項關(guān)鍵技術(shù)：共固化工藝成型技術(shù)；復(fù)合材料優(yōu)化技術(shù)；復(fù)合材料設(shè)計許用值；沖擊損傷研究；無損檢測技術(shù)；復(fù)合材料連接技術(shù)。達(dá)到減少零件和工裝數(shù)量、降低成本的目的?！皬?fù)合材料數(shù)字化生產(chǎn)線”預(yù)研項目①有效縮短了型號研制周期。比原來縮短43%，有效地支持新型號飛機(jī)加速發(fā)展的需要和型號研制任務(wù)的順利完成。②降低研制成本。制造成本比原來節(jié)約20%。③提高設(shè)計質(zhì)量，減少制造過程反復(fù)，減少人為差錯90%以上。減少重新設(shè)計和工程更改，減少返工和廢品，減少缺陷和產(chǎn)品的故障率。④優(yōu)化設(shè)計制造管理過程。提高公司整體管理效率，減少管理層次和環(huán)節(jié)、降低管理成本；能夠有效地保證知識、技能的不斷積累和利用，減少資源的浪費；強(qiáng)化各部門的協(xié)調(diào)能力，減少技術(shù)決策風(fēng)險，降低技術(shù)協(xié)調(diào)成本。 某某工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所某某工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所在十五期間，承擔(dān)了多項國防“973”和“863”重點項目，完成的“國產(chǎn)碳纖維在高速飛行器上的應(yīng)用”軍民結(jié)合863項目研究工作及取得的成果為本項目開展奠定了堅實基礎(chǔ)。在十五期間，承