大型飞机复合材料结构应用的相关工程较少，经验尚不充足，只能以非大型飞机复合材料结构研发中的相应数据及方法作为参考，或是借鉴国外公开的相关资料。大型与非大型飞机复合材料结构成型工艺具有一定的共性，但由于大型飞机的结构特点显著，必将会带来新的问题，基于此，需加强大型复合材料结构制造所需的成型工艺的探讨，通过利弊分析而探寻最为适合的加工成型方法。
1.飞机复合材料结构成型工艺类别分析
1.1预浸料工艺方法
此方法是指首先利用基体树脂对增强纤维进行浸渍而后再进行零件的固化。浸渍过程中，需使用特殊载体进行待浸渍树脂的承载，将之制成预浸料，通常为带状或布状两种。之后再将预浸料铺叠于模具之上，使之成为零件叠层，而后再将之进行固化以形成复合材料结构件。
1.2树脂转移工艺方法
在零件固化工序中将基体树脂转移至增强纤维预成型体内部，使基体树脂与增强纤维合为一体，进而固化成型。
1.3纤维丝束缠绕/铺放工艺方法
在零件固化工序前将被基体树脂浸渍的增强纤维束缠绕或铺放于零件的模具表面，形成零件叠层，并将叠层固化成型。
2.可应用于大型飞机复合材料结构的成型工艺方法
鉴于国内当前发展状况，大型飞机复合材料结构研发先期涉及的成型工艺方法会较多地集中于预浸料工艺及树脂转移工艺。故本文的讨论也主要关注这两类方法。
2.1预浸料成型工艺
2.1.1预浸料成型工艺的特点
2.1.1.1内部纤维及基体复合方式较为特殊
正是由于内部纤维与基体之间的复合有其特殊性，因而需要设计与之相匹配的结构设计及分析方法，并需制定相应的操作规范。而基于预浸料的航空结构设计方法经过数十年的发展，其成熟性对于工程应用（其中包括成本因素）具有极为重要的意义。
2.1.1.2控制性良好、性能更佳
完成预浸料的制作后，需利用树脂进行内部纤维与预浸料的粘合，因而纤维不易滑动，且不会出现弯曲现象。零件内部纤维方向可达到一致，且纤维准直度控制效果更佳。且由于应用了热压罐，在高压状态下可完成纤维含量较高的零件加工。并且利用此种工艺制作而成的复合材料的基本力学性能更佳，性能测量时数值更为理想。
2.1.1.3固化成型无树脂转移问题
此法对模具的要求相对简单。与热压罐设施配套后，尤其适用于大型的、具有高性能要求的复合材料结构制造。
2.1.2大型飞机复合材料结构制作中预浸料方法的应用途径
一是铺层自动剪裁（采用专用的剪裁设备）+铺层的激光投射定位（采用专用的激光投射设备）+人工零件铺叠。二是采用专门的预浸带铺放设备综合完成铺层的剪裁、定位和铺叠操作。两条途径各有其不可替代的特点。
2.1.3预浸料工艺方法的局限性分析
一是对结构零件的可铺覆性要求存在局限。二是结构零件中纤维取向的局限性。三是厚度尺寸控制方面的弱点。四是厚度向增强的局限性。
2.2树脂转移成型工艺
2.2.1树脂转移模塑成型法（RTM）
RTM方法是将增强纤维的预成型体置于密闭的模腔之内，以一定压力将液态的基体树脂注入模腔，使之充满纤维预成型体的纤维间空隙，进而固化形成复合材料。RTM方法的特点如下：
2.2.1.1可为非热压罐环境下制造高力学性能结构零件提供可能
此技术应用时无需使用热压罐，可实现小尺寸结构件的生产。即便模具投入相对较高，但由于节约了热压罐设备，因而制造成本大幅降低。
2.2.1.2零件尺寸精度高
RTM方法需在密封性良好的模腔内完成成型加工过程，因而可提升零件的尺寸精度，对于大厚度且精度标准高零件制造来说，可对预浸料成型工艺的局限性问题良好解决。
2.2.1.3可解决预浸料工艺的部分局限性问题
RTM成型工艺应用时，可依托于多种不同制造方法制作的纤维预成型体而解决零件难以铺覆的难题，也可化解应用预浸料成型工艺时零件厚度向难以增强的困难。
2.2.1.4环保性佳
RTM方法的树脂原料在工艺全过程中处于密闭容器之内。因此，与其他成型工艺方法相比，在环境保护方面有突出优点。
2.2.1.5在纤维含量和零件尺寸方面有所局限
在纤维含量相对较高的结构件制造过程中，RTM法存在一定的局限，且成型时模腔内存在一定的压力，因此要求模具具有较高的刚度及强度，制作大型零件时，在模具设计及制造方面的难度更高，因而在大型零件制作方面存在局限。
2.2.1.6对树脂工艺性要求较高
RTM技术应用时，对固定时限内树脂的粘度有所要求，不可粘度过高，以防止树脂无法渗入纤维预成型体的空隙当中而影响结构件质量。且需于密封性良好的模腔空间中进行树脂转移，且不可使用可挥发溶剂，以免使结构出现气孔。因而应加大对树脂工艺性的研究分析。
2.2.2树脂膜熔融浸渍成型法（RFI）
此方法诞生于上世纪末期，属于特殊性质的树脂转移成型工艺。需在模具及增强纤维预成型体之间进行固态基体树脂的填充，且需使用真空袋封装零件及模具，而后将之放于热压罐中进行固化以加速其成型。高温状态下，树脂膜会熔化成粘稠状态，且从预成型体的底部逐步向其体内空隙中流入，实现纤维浸渍后通过固化而加工成复合材料零件。此方法对模具刚度及强度要求不高，在大型结构制造中具有良好的适应性。
2.2.3真空辅助树脂浸渍成型法（VARI）
相较于RTM方法而言，VARI可在工艺技术的相应调整下，于真空中进行树脂向增强纤维预成型体的转移，并实现结构固化。此方法应用时无需使用热压罐，在大型结构件制作时，造价相对较低，因而具有较高的应用与推广价值。然而其与树脂方法一样，具有树脂流动性要求相对较高的弊端。于低压状态进行结构件成型，较之高压成型过程将会遇到更多的难题，因此，对材料力学性能的期望不能简单攀比预浸料工艺方法。对结构的设计理念要求相应的更新。VARI方法的工程化发展亟需材料、工艺和设计人员的协同配合。
结语：成型工艺方法是大型飞机复合材料结构研发需面对的主要技术问题之一。在实际结构的研发生产中，应针对具体的性能/成本目标，基于不同成型工艺方法的固有特点，来形成最为合理的结构设计和制造方案。简单地求新或不加分析地模仿均难获取最优的性能/成本综合效益，而此效益是衡量复合材料应用水平的根本尺度。
参考文献：
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