大飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造和檢測(cè)技術(shù)

馬向群

摘 要：超混雜復(fù)合材料技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處于研發(fā)階段，若要用于大飛機(jī)的制造上應(yīng)從多方面著手，合理避開(kāi)產(chǎn)權(quán)侵犯風(fēng)險(xiǎn).熱塑性復(fù)合材料目前在大飛機(jī)上的用量較少，專利不多，這就給國(guó)內(nèi)有了原創(chuàng)的機(jī)會(huì)，有關(guān)院所可以根據(jù)實(shí)際情況抓緊攻關(guān)，盡早形成自己的專利.

關(guān)鍵詞：飛機(jī)復(fù)合材料;結(jié)構(gòu)制造;檢測(cè)技術(shù)熱塑性復(fù)合材料;復(fù)合材料技術(shù);專利研發(fā)階段;產(chǎn)權(quán)侵犯;院所;原創(chuàng)攻關(guān);風(fēng)險(xiǎn)

一、大飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造和檢測(cè)相關(guān)技術(shù)分析

1.1 復(fù)合材料成型模具技術(shù)

復(fù)合材料成型模具技術(shù)貫穿于復(fù)合材料制造的各種技術(shù)中，在大飛機(jī)上應(yīng)用的專利仍以國(guó)外為主，有一些具有很高的借鑒價(jià)值，如有介紹氣囊成型復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)控制拐角質(zhì)量方法的專利;有介紹陰、陽(yáng)模成型技術(shù)解決拐角缺料的方法;有介紹用來(lái)制造回轉(zhuǎn)體的水溶性模具的專利，還有介紹成型復(fù)合材料大型構(gòu)件連接分段芯模的工具和多模塊疊合模具，其中也有不少技術(shù)水平與目前國(guó)內(nèi)技術(shù)水平相當(dāng)，如某專利的加筋壁板定位所用工裝模具技術(shù)在國(guó)內(nèi)就有類似。模具隨成型工藝的變化較大，根據(jù)不同的工藝技術(shù)合理改變模具的設(shè)計(jì)和制造方法，可以達(dá)到即借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)又防范產(chǎn)權(quán)侵犯的效果，另外開(kāi)發(fā)新材料，采用新技術(shù)也是一種避開(kāi)專利地雷的好方法。

1.2 膠接/共固化整體成型技術(shù)

膠接/共固化技術(shù)可用于連接不同材料、不同厚度、二層或多層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)重量輕，密封性能好，抗聲振和顫振的性能突出，能大量減少零件、緊固件數(shù)目，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)到制造一體化成型，在大飛機(jī)上的應(yīng)用前途廣泛，是整體化制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。國(guó)外復(fù)合材料膠接/共固化整體成型技術(shù)從70年代開(kāi)始就有相關(guān)專利，最近幾年申請(qǐng)的專利更多，技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，其中美國(guó)最多，主要以波音公司為主，歐洲以空客為主，日本的富士重工也有相關(guān)專利文獻(xiàn)，主要應(yīng)用于共固化整體成型加筋壁板、機(jī)身結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)等，一些專利技術(shù)中還闡述了許多目前正在運(yùn)用的先進(jìn)制造技術(shù)，比如自動(dòng)生成桁條技術(shù)、模具技術(shù)、封裝方法、組合定位、形位控制等，這些技術(shù)對(duì)我國(guó)大飛機(jī)復(fù)合材料技術(shù)的開(kāi)發(fā)具有很高的借鑒價(jià)值。還有一些專利技術(shù)基本覆蓋了我們目前的技術(shù)，屬于高風(fēng)險(xiǎn)專利，在大飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造上應(yīng)予以避免。另外，也有很多專利從技術(shù)方面看僅是個(gè)結(jié)構(gòu)概念，比如一些關(guān)于加筋壁板結(jié)構(gòu)的專利，在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上均有很多可以改進(jìn)和替換的地方，對(duì)這些專利的改進(jìn)，應(yīng)用以及形成自己的專利還需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步研究。從整個(gè)專利的分析結(jié)果看，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有關(guān)于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的飛機(jī)構(gòu)件膠接/共固化整體成型技術(shù)的專利，雖然一些技術(shù)在國(guó)內(nèi)一些型號(hào)上已經(jīng)展開(kāi)應(yīng)用，且與國(guó)外一些專利技術(shù)水平相當(dāng)，比如北京航空制造工程研究所的加筋壁板共固化成型技術(shù)、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)共膠接整體成型技術(shù)，相對(duì)國(guó)外一些專利的技術(shù)水平已有過(guò)之，應(yīng)盡快形成自己的專利，并加以保護(hù)。

1.3 超混雜復(fù)合材料技術(shù)

超混雜復(fù)合材料即金屬-纖維復(fù)合材料層板，目前用于大飛機(jī)的主要是A380機(jī)身蒙皮的GLARE層板（鋁箔-玻璃纖維復(fù)合材料層板），其具有優(yōu)良的抗拉-壓疲勞性能，同時(shí)可以大大提高了缺口斷裂性能。這部分專利屬荷蘭?？耍‵okker）公司的較多，但大部分是概念性問(wèn)題，不具有新穎性，個(gè)別具有參考價(jià)值的如介紹液態(tài)樹(shù)脂在真空作用下浸潤(rùn)纖維-金屬層板的方法，類似于RTM工藝。除了熱固性樹(shù)脂浸潤(rùn)纖維-金屬片外，還有以熱塑性樹(shù)脂作為基體的金屬-纖維層板，另外，還有一些介紹鈦合金-纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層板制備方法的專利，超混雜復(fù)合材料層板技術(shù)國(guó)內(nèi)正在研究中。復(fù)合材料構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)技術(shù)復(fù)合材料構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的專利主要是針對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的檢測(cè)系統(tǒng)、方法與設(shè)備，這部分專利以波音公司的專利為主。

二、對(duì)我國(guó)大飛機(jī)復(fù)合材料制造

2.1 與檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的建議

由七八十年代至今國(guó)外所發(fā)表的專利，幾乎涵蓋了復(fù)合材料制造與檢測(cè)的各種技術(shù)，美國(guó)以波音公司為主，又占據(jù)了大部分專利，他們經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，在復(fù)合材料制造技術(shù)方面已經(jīng)有了較為先進(jìn)和完整的專利體系，有些重要的核心專利，專利權(quán)人在其即將到期時(shí)又重新申請(qǐng)，以延續(xù)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，在這種情況下，后來(lái)者的創(chuàng)新難度較大，但是前人富有成效的工作和創(chuàng)新思路，又會(huì)給后來(lái)者莫大的啟示，使之有可能在前人工作的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)和發(fā)展自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前大飛機(jī)的研制剛剛起步，在研制時(shí)應(yīng)密切關(guān)注國(guó)外的技術(shù)動(dòng)向。因此，借鑒、改進(jìn)、創(chuàng)新是擁有自己關(guān)鍵技術(shù)的根本。從大飛機(jī)復(fù)合材料的制造和檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)看，膠接/共固化整體成型技術(shù)是目前復(fù)合材料整體化制造的關(guān)鍵技術(shù)，包括加筋壁板的整體成型技術(shù)，共膠接蜂窩夾層結(jié)構(gòu)技術(shù)，這些技術(shù)的專利體系比較完整，而國(guó)內(nèi)又沒(méi)有申請(qǐng)，在大飛機(jī)的研制時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎小心，積極吸收國(guó)外技術(shù)，將其逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱募夹g(shù)，并形成大量專利。

縫合、液體成型技術(shù)包括縫合技術(shù)和液體成形技術(shù)，這些技術(shù)的變化具有多樣性，完全可以根據(jù)材料體系和設(shè)計(jì)方式合理避開(kāi)國(guó)外專利的干擾，形成自己的技術(shù)。自動(dòng)鋪放技術(shù)包括設(shè)備，控制等問(wèn)題，目前，設(shè)備可以通過(guò)聯(lián)合開(kāi)發(fā)或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制技術(shù)及數(shù)字化制造技術(shù)還需進(jìn)一步摸索，一旦成熟即可形成自己的專利并加以保護(hù)。

模具技術(shù)包括模具材料和模具的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)新工藝、新材料、新模具應(yīng)成為研制過(guò)程中模具技術(shù)的主題。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最主要的是檢測(cè)設(shè)備的制造及檢測(cè)方法的建立，應(yīng)該將自主創(chuàng)新和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，避開(kāi)產(chǎn)權(quán)侵犯。

超混雜復(fù)合材料技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處于研發(fā)階段，若要用于大飛機(jī)的制造上應(yīng)從多方面著手，合理避開(kāi)產(chǎn)權(quán)侵犯風(fēng)險(xiǎn)。熱塑性復(fù)合材料目前在大飛機(jī)上的用量較少，專利不多，這就給國(guó)內(nèi)有了原創(chuàng)的機(jī)會(huì)，有關(guān)院所可以根據(jù)實(shí)際情況抓緊攻關(guān)，盡早形成自己的專利。

結(jié)語(yǔ)

超混雜復(fù)合材料技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處于研發(fā)階段，若要用于大飛機(jī)的制造上應(yīng)從多方面著手，合理避開(kāi)產(chǎn)權(quán)侵犯風(fēng)險(xiǎn)。熱塑性復(fù)合材料目前在大飛機(jī)上的用量較少，專利不多，這就給國(guó)內(nèi)有了原創(chuàng)的機(jī)會(huì)，有關(guān)院所可以根據(jù)實(shí)際情況抓緊攻關(guān)，盡早形成自己的專利。

參考文獻(xiàn)

[1]金培.航空結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位損傷識(shí)別方法研究[D].南京航空航天大學(xué)，2017.

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