前言：复合材料是一种优秀的材料，在设计应用方面适用性强，材料的韧性比较好，并且具有相对稳定的特点，不容易受到其他介质的破坏和腐蚀，还能够支持长时期的机械运作。飞机对制造材料的要求比较高，而复合材料恰好从一定程度上适应了飞机的制造要求。
一、进行飞机复合材料结构装配压紧力大小与布局研究的重要性
在不同类型的飞机制造中，经常出现复合材料的身影。无论是用于运输的飞机还是用于巡查的飞机，无论是民用飞机还是军事飞机，不同的速度，不同的发动机，不同的外观和性能，都需要同样出色的材料来构建机身结构，才能在使用中保证飞行的安全性和稳定性，使飞机在天空中飞行时不必担心因为材料脆弱而“摇摇欲坠”，真正成为“笑傲天际”的空中机械。飞机需要非常稳定的结构，还要在保证质量的前提下尽量降低结构的重量，这样才能使飞机在飞行时保持更高的平稳度，消耗更少的燃料。复合材料结构可以有效做到这两点，因此在飞机制造方面有很强的应用型和优越性。在有些的飞机整体结构中，许多部分使用了复合材料，这不仅降低了制造的难度，而且使飞机运行时具有更好的性能。但是，复合材料并非十全十美，其材料在使用时也存在着一定的局限性，例如，在对结构进行成型操作时，难以保证构件与构件连接时距离方面的准确程度，有时会出现衔接不紧密或者构件相互干扰的情况。在现代的飞机制造中，复合材料被越来越多地使用，这就要求复合材料结构在装配时必须精密严谨，符合制造的严格要求，所以要对其进行进一步的完善，优化布局，并对装配压紧力进行更好的控制。
二、研究现状
目前，关于飞机复合材料结构装配压紧力大小与布局的研究工作，在国内外的航空制造业中都取得了一定的进展，国外的一些航空公司在技术方面更是遥遥领先。例如波音和空客公司，其研究成效是我国目前无法企及的，基本满足了飞机制造在装配技术方面的需求。但是这些先进的技术缺乏共享性，所以只在小范围内得到了应用。因为我国在该领域的研究起步比较晚，所以当前研究成果还比较有限，制作水平不够高，技术不够先进，许多新的制造理念受到滞后的装配技术的限制，现在还无法实现。然而飞机制造领域的许多研究人员已经对这一技术问题重视起来，投入到该领域的研究中，相信在不久的将来，复合材料结构的装配技术会得到更多实质性的发展，飞机制造行业也会有更广阔的发展空间。当前国内对该课题的研究，多数是从材料成型时的精确度方面考虑，综合材料容易分层的特性，力求降低装配的应力和构件之间的干扰影响，提出柔性化装配、公差分配以及加垫补偿等技术方法，这些方法都是作用于装配力发生作用之前，并不能做到对装配力作用过程进行良好控制。
三、技术要点
（一）明确研究重点
在飞机制造中，如何良好控制结构部件的应力，如何协调装配时的结构方面的问题，都是影响复合材料结构装配效果的重要因素。在对飞机的复合材料结构进行装配时，目前还没有行之有效的措施使装配动作方面的误差趋近于零，各部分的构件在相互连接时，经常出现距离过近或者距离过远的问题。如果距离过近，构件之间就会彼此影响互相干扰，如果距离过远，又会使构件之间紧密度不符合要求。因为有一些技术问题，例如材料的应力问题，尚未得到有效的解决，所以装配过程中的理论数值和实际应用数值存在一定的差异。如果强行按照理论值操作，会造成构件不堪重负，出现损伤。所以，在对复合材料结构进行装配时，压紧力最合理的应用数值，和对装配构件的布局方法，是这一技术研究的重点问题。
（二）创建研究模型
想要对复合材料结构装配中的压紧力大小与装配布局进行深入研究，必须先要建立起一个符合研究需要的研究模型。例如，当研究对象为由复合材料制作而成的飞机翼盒时，必须要将翼盒的具体信息进行数字化处理，并将这些数字化的信息进行统一整理、归类以及分析，抽取研究所需要的重要数据信息，利用相关数据信息建立起研究模型。在这些信息中，需要重点关注的是翼盒的内部结构，研究的限制条件等。研究模型主要是对翼盒的装配过程进行监测和分析，以了解在装配过程中，复合材料所承受的应力情况，和在不同的压紧力下，布置形式与压紧力的施加关系，并将这种关系以数据信息的方式进行记录，然后进行研究。为了便于提高研究的效率，还可以根据具体情况创建相应的简化模型。
（三）对装配压紧力大小与布局模型进行优化和计算求解
创建模型的目的，是通过对装配压紧力大小与布局优化模型相关计算，得到研究所需的数值结果。在计算过程中，需要用到相关程序、技术以及方程算法的支持，才能进行程序编写和过程运算，而有限元数值模拟技术、Python在这一方面提供了帮助。通过对有限元数值模拟技术、Python的应用，先根据初始条件求出终止条件、个体适应度的函数值以及初始的种群等条件，再根据研究需要设定一定的参数，然后利用遗传算法对模型进行计算，就可以得到结果数值。在得到结果数值后，还需要对其进行后续的迭代、优化等处理，就可以得到装配压紧力和布局方面最优质的应用数值[1]。这个对模型求解的过程是整个研究中非常重要的部分，因此一定要做到对影响因素全面考虑，参数设置要符合实际要求，计算过程要精准，只有这样，才能使计算结果更加准确，与实际应用情况更加契合。
（四）关于模型计算结果的验证实验
通过建立模型和对模型的计算，我们得到了一个比较理想化的应用数值，但是该数值的准确性高低尚且存疑，因此必须设计相应的实验，对这一结果进行验证，分析其在实际应用中的准确率。首先，要准备实验所需要的装置。这个实验装置应满足以下要求：可以执行翼盒的一些基本的装配操作，比如装配时的定位，以及定位后的夹紧操作；壁板平面中，复合材料方面，压紧装置可以根据需要改变位置；压紧力的大小可以被实时观测，并且得到有效的控制。其次，要为实验中需要用到的参数设定一个合理的值，还要掌握壁板表面的应变场，以及求得间隙消除率。间隙消除率的数值可以通过相关测量设备对间隙进行测量，再计算求解。然后，利用数据分析的方法对实验中的各项数值进行研究分析，就可以得到一个数据分析结果，这个数据分析的结果可以显示之前的有限元结果以及优化结果是否准确，是否在实际应用中具有应用意义。除此以外，将实验与有限元进行有机结合，并且设置差异化的初始间隙值，就能了解到在消除间隙时，未经过优化的压紧力方案和经过优化的压紧力方案，在应用效果方面有怎样的差距，还可以据此了解应变场分布产生了哪些作用，从而得出优化结果是否适用于大部分间隙情况[2]。
结论：综上所述，制造飞机时经常使用复合材料，对复合材料结构装配过程中的压紧力大小和布局的优化方法进行研究，对飞机质量的提升有非常重要的意义。作为一种在空中运行的交通工具，飞机的质量如果出现问题，就会造成十分严重的后果，因此必须要重视这一课题的研究工作，不断完善装配技术。
参考文献：
[1]张秋月.飞机复合材料结构装配压紧力大小与布局的优化[D].南京航空航天大学,2019.
[2]张秋月,安鲁陵,岳烜德，等.基于遗传算法的飞机复合材料结构装配压紧力大小与布局的优化[J].复合材料学报,2019,36(06):1546-1557.
