引言
　　作為21世紀的主導材料，復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良和耐化學腐蝕等諸多優(yōu)異性能，這些都是直升機結構所盼望的理想性能，因而在直升機設計制造中占有重要的地位。但復合材料的高成本成為限制其擴大應用與發(fā)展的主要因素，因而復合材料低成本化就成為復合材料技術發(fā)展研究的核心問題。本文主要在介紹復合材料在直升機制造領域的廣泛應用的基礎上，對復合材料的低成本制造技術進行介紹。
1 復合材料在直升機結構中應用
　　直升機具有的飛行高度低、速度慢，無氣動熱問題，載荷相對較小等特點，為直升機結構采用復合材料設計提供了得天獨厚的條件。直升機采用復合材料不僅可減重，且對于改善直升機抗墜毀性能意義重大，因而復合材料在直升機結構中應用更廣、用量更大，不僅機身結構，而且由槳葉和槳轂組成的升力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)也大量采用樹脂基復合材料。目前相繼出現了全復合材料的機體，據報道S-75，MD-900，D292、波音-360，PAN-2， V-22，N11-90和BR-117等直升機均屬全復合材料機體。美國的RAH-66（科曼奇）武裝直升機的機身蒙皮、艙門、中央龍骨大梁、整流罩、旋翼等結構均由復合材料制造，其復合材料用量達到了總重的51%，是目前世界上使用復合材料最多的實用直升機。我國在這方面雖然起步較晚，但仍取得了不俗的成果。國產Z9型直升機的復合材料用量達到了總重的25%，其旋翼、涵道垂尾、尾槳葉、機身等部件均由復合材料制造。
　　在直升機產業(yè)應用最為廣泛的復合材料為碳纖維增強樹脂基復合材料（CFRP），其具有比重小、比強度高、耐高溫、減振性好、耐疲勞性好等優(yōu)點。近年的發(fā)展趨勢是發(fā)展液態(tài)成型紡織復合材料和非熱壓罐成型技術，即低成本制造技術。芳綸纖維復合材料（AFRP）拉伸強度高、彈性模量高、比重小、熱穩(wěn)定性高、耐介質性能好，其防護性強，可作為武裝直升機的復合裝甲材料，是近年來國外學者研究的重點?，F已研制出“光譜屏蔽”材料，這種由光譜纖維及芳綸纖維增強的復合材料已經在國外軍用直升機制造領域得到了應用。光譜纖維是一種高強度、高模量的聚乙烯纖維，用其制成的編織物能迅速消散發(fā)射中產生的能量，它的比強度為鋼的10倍，比重0.97。其作為一種輕質高強的直升機裝甲系統(tǒng)材料，用于一系列軍用直升機型號中，如美國陸軍“黑鷹”的地板及座椅裝甲及“科曼奇”的部分部件。
2 復合材料低成本制造技術
　　雖然應用復合材料可大大降低直升機機體重量，提升直升機性能，但復合材料構件制造成本遠遠高于鋁合金構件的事實依然是制約復合材料在直升機領域廣泛應用的最大障礙。因此研究開發(fā)復合材料低成本制造技術是目前急待解決的關鍵性問題之一，對直升機產業(yè)的發(fā)展具有十分重要的現實意義。復合材料的低成本制造技術主要有以下幾方面內容。
　　2.1 樹脂傳遞模塑（RTM）技術
　　樹脂傳遞模塑（RTM）技術是一種低成本復合材料制造技術，其優(yōu)點是低壓操作、環(huán)保、鋪層設計靈活性大、生產周期短、后加工少、形成的層合板性能好且表面質量好。但傳統(tǒng)工藝的缺點是孔隙含量較大、纖維含量較低、樹脂在纖維中分布不勻、樹脂對纖維浸漬不充分。針對這些缺點，技術人員做出了相應的改進。改進后的RTM 技術主要包括真空輔助傳遞模塑（VARTM）、熱膨脹樹脂傳遞模塑（TERTM）、樹脂膜浸漬成型（RFI）、連續(xù)樹脂傳遞模塑（CRTM）、共注射傳遞模塑（RIRTM）、Seeman復合材料樹脂滲透模塑（SCRIMP）和紫外線固化樹脂傳遞模塑（VRTM）等。
　　2.2 預浸料制備和熱壓罐成型技術
　　預浸料制備技術的研究包括降低材料成本和提升自動化程度。現在所應用的夾層預浸工藝不僅提高所制備復合材料的耐濕熱性能，還提高了預浸料的生產效率，降低了生產成本，使得應用成本較低的大絲束纖維成為可能。熱壓罐成型是采用手工鋪疊方式，將增強材料和樹脂（含預浸材料）按設計方向和順序逐層鋪放到模具上，達到規(guī)定厚度后加壓、加熱、固化、脫模、修整而獲得制品。其目的是為了提高制品的密實度和層間粘接強度。
　　2.3 自動鋪放技術
　　自動鋪放技術主要包括自動鋪絲和自動鋪帶技術，其具有高效、低成本的特點，特別適合于大尺寸和復雜構件的制造，減少了拼裝零件的數目，節(jié)約了制造和裝配成本，充分利用材料，并極大地降低了材料的廢品率和制造工時，對自動鋪放技術研究最早源自復合材料機身的制造。纖維鋪放技術解決了應用傳統(tǒng)纏繞工藝所產生的縫隙、纖維滑移、厚度無法改變等問題。在大型復雜形面上鋪放和壓實連續(xù)預浸纖維，使得纖維在芯模上的鋪放完全在無壓力狀態(tài)下進行。目前自動鋪放技術已經得到廣泛應用，顯著降低了復合材料制造成本。
　　2.4 電子束固化技術
　　電子束固化技術是在上世紀九十年代發(fā)展起來的一種低成本制造技術，是目前研究最多、最有發(fā)展前景新型非熱壓罐固化工藝，可用于大型大厚度的復合材料構件。它通過高能電子束誘發(fā)復合材料樹脂基體產生交聯反應，從而得到交聯密度高的熱固性復合材料。該工藝的優(yōu)點是固化溫度低、能耗低、模具成本低，固化過程時間短、速度快、效率高、環(huán)境污染小， 并可與RTM、拉擠、纏繞等自動化成型工藝相結合使用，從而使復合材料制造成本進一步降低。
3 結論
　　先進復合材料在直升機產業(yè)的應用和發(fā)展很大程度上取決于其加工制造技術，在今后評價直升機競爭力的指標中，復合材料的用量成為重要的衡量指標。而大規(guī)模采用復合材料的關鍵是掌握先進的低成本技術。但現階段我國直升機產業(yè)面臨的實際問題是由于國外的技術封鎖及技術貯備的嚴重不足，使我國直升機用復合材料的制造及應用水平與國外還存在相當大的差距，而且這種差距還有不斷擴大的趨勢。作為我國直升機產業(yè)骨干大企業(yè)的哈飛集團，應積極創(chuàng)新、不斷挑戰(zhàn)國際先進水平，為成為國內實力最強的直升機制造商打下堅實的技術基礎。