四、未來，預浸料加工工藝還將進一步優化

東麗公司在此次公告末尾中表示：“航空航天工業是東麗最為看重的市場之一，在資源投入方面享有優先和便利。未來，東麗公司將進一步開發新一代碳纖維預浸料的加工工藝，加大制品研發力度，力求滿足航空航天工業的市場需求?！睆男庐a品研制成功到最終批量生產并實現工業化應用，還需要經歷工藝的改進，在保持產品性能的前提下，進一步降低成本，提高制造效率。從東麗的公告中我們可以看到，隨著航空航天領域對預浸料制品需求的不斷提升，如何進一步優化預浸料加工工藝已成為產品未來工業化應用的關鍵，同時，工藝問題也可能成為制約預浸料進一步發展的瓶頸。

圖4 英國GKN公司使用微波固化，使OOA固化周期縮短了80％（縮至90分鐘）。由于只加熱復合材料，微波爐比熱壓罐更具效率，它不僅縮短了加熱和冷卻的時間，還降低了能耗（英國GKN公司圖片）

隨著碳纖維行業的發展，碳纖維預浸料工藝逐漸呈現了由傳統熱壓罐工藝向非熱壓罐工藝（OOA，Out of Autoclave）的轉變的趨勢。這種脫離熱壓罐的預浸料工藝，主要采用真空袋壓和熱爐固化，在航空航天用復合材料結構件，特別是主結構件制造領域，相對于傳統熱壓罐預浸料工藝更加靈活，成型更快，最重要的是具有低成本的經濟優勢。這種工藝在一些次級結構件中（襟翼、整流罩）已經實現了應用。美國空軍認為，非熱壓罐預浸料工藝對實現快速且低成本制造至關重要，這也符合美國國防部打造未來軍事平臺的需求。而在商用飛機領域，非熱壓罐預浸料工藝的應用，將幫助原始設備制造商實現生產靈活性、擺脫尺寸以及模塊化的工作流程的限制。

圖5 2006年美空軍部長下達任務開發一架驗證型軍用運輸機，美國防部要求只用不超過5000萬美元的經費和18個月的時間來完成。洛馬公司用一架多尼爾328飛機參加了美空軍研究實驗室（AFRL）的競爭招標。該飛機增加了一個全復合材料、18米長的機身，它分8塊制造，采用英國先進復合材料集團（ACG）提供的MTM-45預浸料經過OOA固化制成（美國洛馬公司圖片）

盡管非熱壓罐預浸料工藝擁有諸多好處，它目前依然有很多問題需要解決。其中比較嚴重的一個問題就是需要進一步降低該工藝產出預浸料的孔隙率，提高產品質量，這也是制約該工藝應用于航空航天主結構件的主要問題。此外，由于采用這種新型工藝生產的預浸料屬于全新的材料，缺乏原始數據積累，必須建立完整的A-基值、B-基值和S值等設計許用值完整數據庫，并通過相關機構的認證，這需要時間和金錢來完成。目前，材料和制造業普遍認為，非熱壓罐預浸料工藝可以為縮短復合材料生產周期，降低生產成本做出顯著的貢獻，而其成型質量與熱壓罐固化成型的產品質量之間的差距正在縮小。可以預見，未來幾年，世界各國將在非熱壓罐工藝的研究上持續發力，為新一代高性能預浸料產品的大規模工業化應用鋪平道路。

（中國航空工業發展研究中心 陳濟桁）

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