李蓉
凌晨3时,中国航空工业集团昌飞复合材料桨叶制造厂内,激光定位仪投射出的蓝色光束在厂房中交织成精密网格。机械臂末端的压辊匀速碾轧,当最后一层预浸织物与模具曲面实现完美贴合,监控屏幕上跳动的参数曲线终于稳稳定格在预设区间——这一刻,标志着昌飞复合材料桨叶蒙皮自动铺放工艺技术取得重大突破,更是产学研协同创新的生动实践。
灯火不眠处 新翼初长成
深夜的厂房内,模压设备的嗡鸣声与地面黄色警示线相互映衬,勾勒出独特的工业图景。机械臂在激光引导下以毫米级精度运行,将预浸织物精准铺展在模具表面,形成流畅的曲面轮廓。操作台前,项目团队成员谈健紧盯着实时传输的数据,镜片上倒映着屏幕蓝光,布满血丝的双眼透露出专注与坚持。当最后一层材料完成贴合后,在场的昌飞复材桨叶蒙皮自动铺放技术研究团队成员们长舒一口气,这场持续3年的技术攻坚,终于在黎明前夕迎来了胜利的曙光。
先进复合材料凭借质轻高强的特性,成为提升航空器性能的核心材料——其强度与钢材相当,重量却仅为钢材的五分之一。然而,在直升机旋翼等关键部件的复材桨叶蒙皮制造中,复杂曲面导致的纤维褶皱、脱粘问题,长期制约着生产效率与产品质量。传统人工铺放时,工人需蹲守模具旁,手持刮板逐点抚平织物,稍有不慎就会出现褶皱。“铺放时连呼吸都得控制力度,气息不稳就会导致纤维偏移。”一线工人的经验之谈,道出了传统工艺的局限性与高难度。
为了突破这一技术瓶颈,自2023年初,一场跨领域协同攻坚战正式启动。由昌飞公司工程技术部/技术创新中心牵头,联合中国航空工业集团制造院材料专家、西北工业大学科研团队,携手运行保障总厂设备能手与复合材料桨叶制造厂一线骨干,组建“产学研用”联合攻关团队。
团队采用“机理研究—仿真模拟—试验验证”的系统研发路径,在实验室与生产车间之间搭建桥梁。通过构建高精度铺放过程仿真模型,精准模拟纤维在不同温度、压力条件下的流动状态;车间内,一线工匠则将理论成果转化为实践,反复验证优化。深夜的会议室里,团队成员们手持试验件比对分析、在白板上激烈演算,最终成功破解复杂曲面下纤维屈曲的工艺难题,掌握其可预测、可调控的核心规律。
实践出真知 智能开新局
基于仿真模型的研究成果,项目团队加速推进技术落地。工程师们连续数月用激光测距仪精确测量模具曲面参数,系统梳理自动铺放工艺流程,编制完成涵盖预浸料裁切、铺放、固化全流程的工艺需求报告,为设备研制提供坚实理论支撑。
在设备总装阶段,团队成员穿梭于数米高的设备间,严谨调试每个部件。机电联调时,一名工程师为排查信号延迟问题,趴在设备底部反复检测;即便在空负荷试车成功后,团队也未作停留,立即投入自动铺放试验。
随着首件工艺件顺利脱模,自动铺放技术彻底攻克传统工艺中褶皱、脱粘等顽疾,产品质量与一致性显著提升。设备模压系统占模时间缩短20%,成型周期压缩30%,原本3天的工作量如今两天即可完成。更重要的是,该设备具备高度的灵活性,通过更换模具即可实现全谱系复材桨叶蒙皮的自动铺放,为航空复合材料制造智能化升级开辟新路径。