看到一组俄罗斯航空复合材料公司MC-21机翼制造过程的图片,细节很丰富,可惜图片没有注释和说明。这组图片展现了相当多的复材机翼制造过程,值得分析玩味。我尝试着对图片做个注释吧,非专业,错漏之处还请业内人士和懂行的朋友不吝赐教,不要降维打击为盼。
正在对接的左翼和中央翼盒
机翼蒙皮外观
在专用模具上铺放完毕丝束的机翼蒙皮。
一条条平铺的是碳纤维丝束浸压在树脂里做成的单向预浸带,这些宽窄不一的预浸带有专门厂商供应,绕在线辊子上,便于更换补充。用在表面简单,平坦的部件上一般是较宽的丝带,75mm,150mm,甚至于300毫米都有,用来铺机身这些就方便快捷,铺这种宽丝带的机器就叫自动铺带机,作业效率很高。复杂表面的部件,或者曲率变化大的,用宽丝带就容易出现皱褶和翘边,加之有些精细的表面需要丝带扭转铺放,那就需要用窄带了,铺设这种宽度3.2mm、6.35mm 或者12.7mm窄丝带的机器就叫自动铺丝机。
从边缘可以看出,碳纤维单向预浸带是45度角交错层层布放,提高各方向的抗拉抗折性能。看不出这个蒙皮布放层数,据一些资料显示,A350的机翼蒙皮是125层,如果算预浸带厚度是0.2毫米,蒙皮厚度应该差不多25毫米。MC-21蒙皮多厚不知道,不过起飞重量只有A350的1/3,蒙皮厚度有A350一半就差不多了吧,算起来恐怕也得铺上5、60层才行。
作业中的自动铺丝机,像个龙门吊,实际上是个巨大的多轴机床,上面的小房间是容纳单向预浸带的供料舱,可以随时补充丝带卷轴,保证连续工作。下面红色的就是整机核心部分铺丝头,可以多达11个轴向运动,适应复杂的模具表面,比如图中俄罗斯进口的西班牙M.TORRES产品。
铺丝头是个非常复杂的压辊,有加热功能和自动切刀,通过编程,可以自动确定同时铺放的丝束数量,实现等宽度铺丝和变宽度铺丝。还可以通过移动步距达到平行铺丝和交叠铺丝等各种状态。送料辊送出的丝束在压辊和模具挤压下铺设和定位,并按需要的长度截断。
正在铺设的像是机翼后梁缘条这样一个东西,除了交错的丝束还要在模具工作面上转90度铺丝。
对铺层进行热压固定。
形状复杂一些的元件,比如长桁和帽型长桁这样的加强筋,就采用叠层丝带浸渍树脂形成板材,然后通过热压弯折成型再粘合做出需要的形状,下面这个长桁断面就很清楚是三部分层叠板材树脂粘合热压成型的。
帽型长桁也是类似方法用层叠板材热弯折成型。
长桁用树脂固定在蒙皮适当的位置上之后用真空袋抽真空固定位置,待其充分浸渍和固化。
树脂彻底干燥以后,长桁就牢牢粘在蒙皮上了,取掉固定物,就得到了蒙皮的半成品。
自动切削设备按照肋板上开口的尺寸,把长桁切削到合适的高度,经过修边,蒙皮就可以用于机翼装配了。
蒙皮上装配的帽型长桁或者是线缆槽?我不认识。
在巨大的装配架上安装下蒙皮。
翼肋装配中。不知道什么材质,我猜是锻造铝合金。可以清楚看到蒙皮上的长桁卡在翼肋的开口里。
毛妹抚摸的这块金属片应该就是起落架外侧红圈里那块,什么用意还不清楚,离发动机喷口较远,应该不是隔热,我猜是防止起落架卷起的石头打伤蒙皮吧。
图片看完了。有报道说,在TsAGI进行的第一次翼盒静力测试中,重要结构件破损没能达到设计值。联合飞机制造公司随后和钻石公司以及FACC公司签了一份合同改进设计,第二个翼盒就通过了静力测试。
如果报道属实,那就说明已经被中航收购的钻石和FACC确实在复材上头很有一手,再加上中航工业自己多年的复材技术储备,也让我们为今后C919采用复材升级和未来的C929充满信心。 |