引言
　　作為21世紀(jì)的主導(dǎo)材料，復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良和耐化學(xué)腐蝕等諸多優(yōu)異性能，這些都是直升機(jī)結(jié)構(gòu)所盼望的理想性能，因而在直升機(jī)設(shè)計制造中占有重要的地位。但復(fù)合材料的高成本成為限制其擴(kuò)大應(yīng)用與發(fā)展的主要因素，因而復(fù)合材料低成本化就成為復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展研究的核心問題。本文主要在介紹復(fù)合材料在直升機(jī)制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對復(fù)合材料的低成本制造技術(shù)進(jìn)行介紹。
1 復(fù)合材料在直升機(jī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用
　　直升機(jī)具有的飛行高度低、速度慢，無氣動熱問題，載荷相對較小等特點(diǎn)，為直升機(jī)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料設(shè)計提供了得天獨(dú)厚的條件。直升機(jī)采用復(fù)合材料不僅可減重，且對于改善直升機(jī)抗墜毀性能意義重大，因而復(fù)合材料在直升機(jī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用更廣、用量更大，不僅機(jī)身結(jié)構(gòu)，而且由槳葉和槳轂組成的升力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)也大量采用樹脂基復(fù)合材料。目前相繼出現(xiàn)了全復(fù)合材料的機(jī)體，據(jù)報道S-75，MD-900，D292、波音-360，PAN-2， V-22，N11-90和BR-117等直升機(jī)均屬全復(fù)合材料機(jī)體。美國的RAH-66（科曼奇）武裝直升機(jī)的機(jī)身蒙皮、艙門、中央龍骨大梁、整流罩、旋翼等結(jié)構(gòu)均由復(fù)合材料制造，其復(fù)合材料用量達(dá)到了總重的51%，是目前世界上使用復(fù)合材料最多的實(shí)用直升機(jī)。我國在這方面雖然起步較晚，但仍取得了不俗的成果。國產(chǎn)Z9型直升機(jī)的復(fù)合材料用量達(dá)到了總重的25%，其旋翼、涵道垂尾、尾槳葉、機(jī)身等部件均由復(fù)合材料制造。
　　在直升機(jī)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用最為廣泛的復(fù)合材料為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（CFRP），其具有比重小、比強(qiáng)度高、耐高溫、減振性好、耐疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)。近年的發(fā)展趨勢是發(fā)展液態(tài)成型紡織復(fù)合材料和非熱壓罐成型技術(shù)，即低成本制造技術(shù)。芳綸纖維復(fù)合材料（AFRP）拉伸強(qiáng)度高、彈性模量高、比重小、熱穩(wěn)定性高、耐介質(zhì)性能好，其防護(hù)性強(qiáng)，可作為武裝直升機(jī)的復(fù)合裝甲材料，是近年來國外學(xué)者研究的重點(diǎn)。現(xiàn)已研制出“光譜屏蔽”材料，這種由光譜纖維及芳綸纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料已經(jīng)在國外軍用直升機(jī)制造領(lǐng)域得到了應(yīng)用。光譜纖維是一種高強(qiáng)度、高模量的聚乙烯纖維，用其制成的編織物能迅速消散發(fā)射中產(chǎn)生的能量，它的比強(qiáng)度為鋼的10倍，比重0.97。其作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的直升機(jī)裝甲系統(tǒng)材料，用于一系列軍用直升機(jī)型號中，如美國陸軍“黑鷹”的地板及座椅裝甲及“科曼奇”的部分部件。
2 復(fù)合材料低成本制造技術(shù)
　　雖然應(yīng)用復(fù)合材料可大大降低直升機(jī)機(jī)體重量，提升直升機(jī)性能，但復(fù)合材料構(gòu)件制造成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁合金構(gòu)件的事實(shí)依然是制約復(fù)合材料在直升機(jī)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的最大障礙。因此研究開發(fā)復(fù)合材料低成本制造技術(shù)是目前急待解決的關(guān)鍵性問題之一，對直升機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。復(fù)合材料的低成本制造技術(shù)主要有以下幾方面內(nèi)容。
　　2.1 樹脂傳遞模塑（RTM）技術(shù)
　　樹脂傳遞模塑（RTM）技術(shù)是一種低成本復(fù)合材料制造技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是低壓操作、環(huán)保、鋪層設(shè)計靈活性大、生產(chǎn)周期短、后加工少、形成的層合板性能好且表面質(zhì)量好。但傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)是孔隙含量較大、纖維含量較低、樹脂在纖維中分布不勻、樹脂對纖維浸漬不充分。針對這些缺點(diǎn)，技術(shù)人員做出了相應(yīng)的改進(jìn)。改進(jìn)后的RTM 技術(shù)主要包括真空輔助傳遞模塑（VARTM）、熱膨脹樹脂傳遞模塑（TERTM）、樹脂膜浸漬成型（RFI）、連續(xù)樹脂傳遞模塑（CRTM）、共注射傳遞模塑（RIRTM）、Seeman復(fù)合材料樹脂滲透模塑（SCRIMP）和紫外線固化樹脂傳遞模塑（VRTM）等。
　　2.2 預(yù)浸料制備和熱壓罐成型技術(shù)
　　預(yù)浸料制備技術(shù)的研究包括降低材料成本和提升自動化程度?，F(xiàn)在所應(yīng)用的夾層預(yù)浸工藝不僅提高所制備復(fù)合材料的耐濕熱性能，還提高了預(yù)浸料的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，使得應(yīng)用成本較低的大絲束纖維成為可能。熱壓罐成型是采用手工鋪疊方式，將增強(qiáng)材料和樹脂（含預(yù)浸材料）按設(shè)計方向和順序逐層鋪放到模具上，達(dá)到規(guī)定厚度后加壓、加熱、固化、脫模、修整而獲得制品。其目的是為了提高制品的密實(shí)度和層間粘接強(qiáng)度。
　　2.3 自動鋪放技術(shù)
　　自動鋪放技術(shù)主要包括自動鋪絲和自動鋪帶技術(shù)，其具有高效、低成本的特點(diǎn)，特別適合于大尺寸和復(fù)雜構(gòu)件的制造，減少了拼裝零件的數(shù)目，節(jié)約了制造和裝配成本，充分利用材料，并極大地降低了材料的廢品率和制造工時，對自動鋪放技術(shù)研究最早源自復(fù)合材料機(jī)身的制造。纖維鋪放技術(shù)解決了應(yīng)用傳統(tǒng)纏繞工藝所產(chǎn)生的縫隙、纖維滑移、厚度無法改變等問題。在大型復(fù)雜形面上鋪放和壓實(shí)連續(xù)預(yù)浸纖維，使得纖維在芯模上的鋪放完全在無壓力狀態(tài)下進(jìn)行。目前自動鋪放技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，顯著降低了復(fù)合材料制造成本。
　　2.4 電子束固化技術(shù)
　　電子束固化技術(shù)是在上世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種低成本制造技術(shù)，是目前研究最多、最有發(fā)展前景新型非熱壓罐固化工藝，可用于大型大厚度的復(fù)合材料構(gòu)件。它通過高能電子束誘發(fā)復(fù)合材料樹脂基體產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，從而得到交聯(lián)密度高的熱固性復(fù)合材料。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是固化溫度低、能耗低、模具成本低，固化過程時間短、速度快、效率高、環(huán)境污染小， 并可與RTM、拉擠、纏繞等自動化成型工藝相結(jié)合使用，從而使復(fù)合材料制造成本進(jìn)一步降低。
3 結(jié)論
　　先進(jìn)復(fù)合材料在直升機(jī)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展很大程度上取決于其加工制造技術(shù)，在今后評價直升機(jī)競爭力的指標(biāo)中，復(fù)合材料的用量成為重要的衡量指標(biāo)。而大規(guī)模采用復(fù)合材料的關(guān)鍵是掌握先進(jìn)的低成本技術(shù)。但現(xiàn)階段我國直升機(jī)產(chǎn)業(yè)面臨的實(shí)際問題是由于國外的技術(shù)封鎖及技術(shù)貯備的嚴(yán)重不足，使我國直升機(jī)用復(fù)合材料的制造及應(yīng)用水平與國外還存在相當(dāng)大的差距，而且這種差距還有不斷擴(kuò)大的趨勢。作為我國直升機(jī)產(chǎn)業(yè)骨干大企業(yè)的哈飛集團(tuán)，應(yīng)積極創(chuàng)新、不斷挑戰(zhàn)國際先進(jìn)水平，為成為國內(nèi)實(shí)力最強(qiáng)的直升機(jī)制造商打下堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。