分解空客A350的复合材料构件制造

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1、分解空客A350的复合材料构件制造2014-03-10二当家碳纤维体验馆A350是迄今为止被认为复合材料用量占全机结构重量比例最大的一种客机，其复合材料结构重量占全机结构重量52%，超过了波音787复合材料结构重量比例的50%。由于复合材料构件都比较大，质量要求更加严格，在设备上、工艺流程上也带来了许多新的要求，本文即对该飞机的复合材料大型构件的制造进行阐述。机身的复合材料构件制造A350的机身如图1所示，机头段（11~12段）和机身前段（13~14段），联接后称为前机身；15段为机身中段，又称中机身；16~18段为含压力框的整段，合称机身后段，其与桶形后罩（19段

2、）联接后称为后机身。机身直径为5.89m，在A350-900上，3段分别长13m（13~14段）、20m（15段）和15m（16~18段）。其中，机身中段（15段）如图2所示。1中机身[2]中机身，由6个复合材料板件、地板和隔框等构件构成。该板件由SpiritAeroSystems制造。ElectroImpact公司为Spirit公司设计制造了专用于A350机身板件铺放的双头自动纤维铺放机，该机不但可完成铺放，而且可执行切割动作，能够完全双向铺倾斜且复杂的表面，进给速度达50.8m/min。大型机身壁板铺丝速度要求高，该机床通过新的设计实现了切割，优化进给、丝束路径

3、等的需要。机床在殷纳钢阳模上铺HexplyM-21E碳纤维/Hexcel增韧环氧预浸料。所有的15段壁板包含有整体的CFRP桁条，该桁条是采用悬臂类AFP机床制造的二维夹层件（采用MTorres桁条铺设设备铺设）。桁条铺设后放在复合材料壁板槽内，在热压罐（长为24.4m、宽为6.7m）中进行共固化。MTorres公司还为Spirit公司提供2台高5m、长15m的TorresonicUT柱形超声检测设备，该设备上装有KukaRoboterGMBH(Ausburg德国)的机器人装置，可同时检测机身壁板的内外蒙皮。检测完成后，装上防雷击的外部铜网，与ESN（电结构网络）连

4、结，然后将复合材料壁板连接到机身框上。大部分机身框为铝合金制造（1000型部分隔框正考虑用新工艺BRaF编织结构制造复合材料隔框）。此外，舱门椽为钛合金，框和椽使用自动设备连接。2前机身[2]13~14段由4个复合材料板件加上地板构件、隔框等构成（图3）。该复合材料板件由德国Nordenham的premiumAerotec空客公司生产。这4个13m长复合材料板件，其所用材料，技术标准、工艺方法与15段相同，只是尺寸不同。最大的是前机身右侧板件，面积为93m2。4个板件和地板构件组合后进行超声、修正、钻孔，完成机加工序后运到Saint-Nazaire工厂，与在法国Ae

5、rolie制造并运到此处的机头部件（11~12段）对合成为前机身，图4为机头部分（11~12段）。该机头在法国的空客Aerolia工厂制造，Aerolia为制造该机头，建立了5个制造区：1个530m2的铺层清洁间；一个7m×14m的热压罐；一条表面处理生产线；超声检验区；装配区。11段是铝结构，12段是复合材料结构，其铺设见图5。3后机身[2-3]机身16~18段在德国的Ausburg生产，也是4个复合材料板件组合，工艺流程基本和中机身一样。汉堡是空客A380主要部件的生产区，有强大的复合材料构件制造能力。在汉堡完成系统件安装后也运到法国到图卢兹总装厂。19段在西班

6、牙的Illescas生产。后机身段（16~18段）与后机身桶子段（19段）对接成后机身。后机身桶子段和波音787机身生产方法类似，在纤维铺放机上铺设。后机身的压力框和地板构件均在德国的空客Aerotec工厂生产。压力框用CFRP制造，其工艺方法VAP(VacuumAssistedProcess)是一种抽真空渗渍工艺。这是该公司发展并取得专利的一项专用于制造压力框的技术，已在A380、A400M和波音787中使用。其特点是将纤维布剪裁缝合或纤维丝编织成产品形状，铺放在工装上进行密封，将外部的树脂熔化，真空抽入，开发了一种专用的微孔薄膜，隔离空气，可进热压罐也可不进热压

7、罐，是制造出的产品孔隙率低，纤维含量高的一种工艺方法。这也属于热压罐外固化（OutofAutoclave，OOA）工艺的一种。机身龙骨梁虽然主要受力件用了钛合金结构，但该梁尺寸为16.6m×4.0m，重为1180kg，复合材料件仍占70%。机翼的复合材料构件制造[2-4]1前翼梁制造A350的前翼梁是长为31.2m的结构件，是Spirit公司制造的最大的梁，也是Spirit公司制造的第一个全复合材料梁，该梁从翼根到翼尖由3部件组成，即长为7m的内侧梁、长为12.7m的中梁和长为11.5m的外侧梁。梁的制造是采用100层碳纤维增强塑料，从内侧梁根部的宽1.8m处逐