國內(nèi)航空復(fù)合材料工程化應(yīng)用相關(guān)問題探討

李新明+段家寶+隋心

摘要：現(xiàn)今，我國航空復(fù)合材料工程化水平與國外的差距較大，其主要表現(xiàn)在研究不充分、質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，在生產(chǎn)管理中沒有考慮到成本，文章就國內(nèi)航空復(fù)合材料工程化應(yīng)用中的問題進(jìn)行了分析研究，并且提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：航空復(fù)合材料；工程化應(yīng)用；生產(chǎn)管理

中圖分類號(hào)：V257 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）06-0019-02

由于我國在航空材料工程化應(yīng)用中，基礎(chǔ)研究不充分、產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大、沒有考慮到生產(chǎn)管理中的成本，導(dǎo)致了與國外的差距較大，要通過復(fù)合材料的技術(shù)研究與工程應(yīng)用，來解決技術(shù)問題，建立健全鼓勵(lì)制度、提高設(shè)備的質(zhì)量、提高設(shè)備控制精度，利用先進(jìn)的技術(shù)手段來解決工藝問題，提高我國航空復(fù)合材料工程化應(yīng)用的效率。

1 國內(nèi)外航空復(fù)合材料的研究應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國外航空符合材料的研究發(fā)展

隨著科技的不斷發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，復(fù)合材料在航空事業(yè)中的應(yīng)用逐步廣泛，從最初僅僅應(yīng)用在飛行器結(jié)構(gòu)上，到現(xiàn)今應(yīng)用到軍機(jī)與民機(jī)的建造中，復(fù)合材料對于飛機(jī)機(jī)體的構(gòu)造十分重要，在西方國家，對于復(fù)合材料的研究十分重視，西方國家對復(fù)合材料進(jìn)行了深入的研究，提高復(fù)合材料的技術(shù)水平，降低成本，進(jìn)過長時(shí)間的探索，取得了大量的成果，使復(fù)合材料在飛機(jī)上得到了大量的應(yīng)用。西方發(fā)達(dá)國家中各大航空公司進(jìn)行復(fù)合材料的研究，將研究成果不斷的應(yīng)用到飛機(jī)制造上，提高了飛機(jī)的性能。歐美發(fā)達(dá)國家經(jīng)過不斷的探究，形成了自己完整的設(shè)計(jì)體系，對各個(gè)階段的復(fù)合材料的研究也都設(shè)計(jì)了相應(yīng)的指導(dǎo)性文件，這些文件為智能材料的研究提供了理論指導(dǎo)。各個(gè)飛機(jī)公司也都形成了自己的設(shè)計(jì)手冊，經(jīng)過不斷的研究，不斷的對設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行完善，并且在復(fù)合材料的應(yīng)用上有著自己的規(guī)范，以確保復(fù)合材料的良好使用。

1.2 國內(nèi)航空復(fù)合材料的研究發(fā)展

國內(nèi)對于航空復(fù)合材料的研究起步比較晚，雖然取得了相應(yīng)的成果，在一些軍用飛機(jī)上都有應(yīng)用，一些航空公司經(jīng)過不斷的研究，設(shè)計(jì)出了很多方案與應(yīng)用技術(shù)，并且不斷的進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，為復(fù)合材料的工程化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，而且研究的復(fù)合材料已經(jīng)成功的應(yīng)用在我國的大型民航飛機(jī)上。我國經(jīng)過對復(fù)合材料的不斷研究實(shí)踐，先后出臺(tái)了很多設(shè)計(jì)手冊，建立了相對完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。雖然我國的復(fù)合材料的研究取得了相應(yīng)的成果，但是由于起步比較晚，受到一些限制，比如：設(shè)計(jì)構(gòu)思比較保守，研制成本比較高，復(fù)合材料的工程化應(yīng)用水平很低，所以我國必須要加強(qiáng)復(fù)合材料的研究，增強(qiáng)工程化應(yīng)用。

2 我國復(fù)合材料工程化存在的主要問題

2.1 技術(shù)問題

在我國，對于復(fù)合材料的研究，在工程化應(yīng)用中主要存在的問題有三點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)制造分離，由于設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)較高，加之我國的研制受到很多條件的限制，所以研制的結(jié)果會(huì)與設(shè)計(jì)的結(jié)果有所偏離，達(dá)不到預(yù)期的效果，而且在設(shè)計(jì)階段的專業(yè)人員也比較少，很容易忽視一些細(xì)節(jié)性的問題，最終可能引發(fā)較大的質(zhì)量問題。而且，在制造中遇到的問題，技術(shù)人員沒有立即反饋給設(shè)計(jì)人員，會(huì)導(dǎo)致在下一次設(shè)計(jì)時(shí)依舊出現(xiàn)此類問題；（2）相關(guān)的缺陷原理認(rèn)識(shí)不足，技術(shù)儲(chǔ)備少，預(yù)測研制的周期短是現(xiàn)今復(fù)合材料設(shè)計(jì)應(yīng)用中的普遍問題，在對復(fù)合材料的設(shè)計(jì)階段的實(shí)驗(yàn)不充足，投入不夠，導(dǎo)致了在最后投入應(yīng)用時(shí)，發(fā)現(xiàn)了存在的問題，最終產(chǎn)生大量的質(zhì)量問題；（3）過程波動(dòng)無法全面徹底的解決，復(fù)合材料的原材料、加工過程以及外部的配套等因素會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，如果不能從整體上進(jìn)行問題的解決，就無法保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

在我國對于復(fù)合材料制造的相關(guān)規(guī)定也不夠完善，在制造中，缺少可以參考的規(guī)范，使得設(shè)計(jì)與制造帶有很大的盲目性，無法很迅速的決定制造的具體步驟，沒有相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，導(dǎo)致了制造的效率很低，而且產(chǎn)品的質(zhì)量也無法達(dá)到保證。我國沒有相應(yīng)的質(zhì)量控制規(guī)范以及成本控制規(guī)范，無法很好的將成本控制在最低水平，并且在批量生產(chǎn)中產(chǎn)品的質(zhì)量無法得到保證，難以對生產(chǎn)中的不定性因素進(jìn)行處理，這樣導(dǎo)致了復(fù)合材料的質(zhì)量很低，報(bào)廢率很高。

2.3 成本問題

復(fù)合材料的工程化應(yīng)用成本會(huì)很高，成本除了原材料的成本還有加工的成本以及一些設(shè)備的成本，一些制造復(fù)合材料的設(shè)備耗能很大、投資很高，并且輔助材料的費(fèi)用也很高，加工的周期很長，這些因素最終會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的制造成本非常高。另外，在加工過程中，受技術(shù)條件的影響，技術(shù)條件落后，也會(huì)導(dǎo)致成本過高。一種工藝方案只能適合一種材料結(jié)構(gòu)，如果材料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，就只能重新設(shè)計(jì)工藝方案，這樣會(huì)很消耗人力與物力。并且在制造過程中，對質(zhì)量的控制很差，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的報(bào)廢率很高，增加了成本，對已成型的產(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)也會(huì)消耗很大的成本。

3 國內(nèi)復(fù)合材料的相關(guān)建議

3.1 技術(shù)方面

復(fù)合材料在生產(chǎn)中會(huì)發(fā)生制造結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果不相符的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)與制造中沒有進(jìn)行充分的考慮，沒有考慮材料的結(jié)構(gòu)，缺少結(jié)構(gòu)模具、材料體系以及工藝參數(shù)相關(guān)的試驗(yàn)。這主要是因?yàn)槿狈﹃P(guān)鍵技術(shù)的研究，在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)方案不合理，缺乏科學(xué)性，沒有將設(shè)計(jì)與制造相結(jié)合去制定設(shè)計(jì)方案，并且沒有對復(fù)合材料進(jìn)行相應(yīng)的工程化研究，導(dǎo)致了設(shè)計(jì)方案與制造結(jié)果不相符，有偏離。根據(jù)此問題，相關(guān)機(jī)構(gòu)要建立研究平臺(tái)，對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能以及應(yīng)用進(jìn)行研究，并且要對復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制造與檢測進(jìn)行試驗(yàn)，對結(jié)果進(jìn)行判斷、評估。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)方面

要建立完整的復(fù)合材料研究與工程化應(yīng)用的規(guī)范，規(guī)范在材料標(biāo)準(zhǔn)的制定上一定要統(tǒng)一，制定一定要科學(xué)，從而減少風(fēng)險(xiǎn)，并降低成本。要制定關(guān)于復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度規(guī)范，建立數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)材料與設(shè)計(jì)許可值的確定方法。在復(fù)合材料的規(guī)范中，要明確的規(guī)定出材料的性能以及工藝制造要求，這樣，生產(chǎn)制造人員可以根據(jù)規(guī)范進(jìn)行材料的生產(chǎn)加工，避免一些錯(cuò)誤的操作。另外，要建立模具設(shè)計(jì)制造規(guī)范，根據(jù)模具的成本與使用的防錯(cuò)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 制造成本方面

對于復(fù)合材料的制造成本，包括：原材料成本、制造設(shè)備的成本以及加工中的成本，所以在進(jìn)行材料選擇時(shí)，盡量采用少的材料品種，增強(qiáng)材料的使用率，實(shí)現(xiàn)一材多用，這樣可以減少材料的投資，同時(shí)也提高了材料的利用率，輔助材料可以用一些價(jià)格低質(zhì)量高的材料，對輔助材料進(jìn)行重復(fù)利用可以有效的降低成本。在設(shè)備方面，要在技術(shù)成熟度、產(chǎn)品特征以及生產(chǎn)計(jì)劃方面進(jìn)行考慮，從而降低設(shè)備的成本。在人員方面，可以增強(qiáng)對操作人員的培訓(xùn)，增強(qiáng)其操作能力，以減少工時(shí)的方式來減少成本投入，在加工方面，可以提高加工技術(shù)，或者是縮短加工工時(shí)來減少成本。

4 結(jié)語

在現(xiàn)今，我國航空復(fù)合材料工程化應(yīng)用水準(zhǔn)較國外來說，雖然有些差距，但是國家正在加大研究力度，經(jīng)過不斷的探索，不斷的完善加工技術(shù)，來提高復(fù)合材料在航空事業(yè)中的工程化應(yīng)用。

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作者簡介：李新明（1992—），男，湖北人，大連理工大學(xué)學(xué)生。