俄羅斯MC-21和波音B737、空客A320、C919同屬150座級(jí)、單通道窄體客機(jī)。突出的是,它的機(jī)翼采用碳纖維復(fù)合材料制造。工藝采用干纖維、樹(shù)脂注入(resin infusion)和烤箱固化(不用熱壓罐)。機(jī)翼蒙皮和長(zhǎng)桁是共固化,復(fù)合材料翼梁是單獨(dú)制造,鋁合金整體機(jī)加翼肋。
碳纖維、基材樹(shù)脂
干紗帶(PRISM TX1100)中碳纖維:Teijin(帝京-日本東京)IMS65 24K 絲束 UD
基材樹(shù)脂:蘇威(Solvay)PRISM EP2400,這是一種單組份180°C 固化增韌環(huán)氧樹(shù)脂,具有低粘度/低溫度特性,可在低至 70°C的溫度下注入。
制造機(jī)翼蒙皮的特殊吊具
制造過(guò)程中將機(jī)翼蒙皮從一個(gè)工位移動(dòng)到另一個(gè)工位。需要用帶多個(gè)吸盤(pán)、自動(dòng)化的吊運(yùn)工裝。目前使用干纖維制造板件,均使用吸盤(pán)吊具。大型板件的吊具,吸盤(pán)有200多個(gè)。
制造工序:
步驟 1.
機(jī)翼蒙皮通過(guò)使用科里奧利機(jī)器的自動(dòng)纖維鋪設(shè)(AFP)進(jìn)行鋪設(shè)。
步驟 2.
技術(shù)人員檢查纖維鋪設(shè)的機(jī)翼蒙皮,尋找重疊、間隙、褶皺和異物碎屑。背景中是用于放置翼梁的工具。
步驟 3.
MC-21機(jī)翼桁條是平放的,然后沖壓成型為L(zhǎng)形。兩個(gè)L形預(yù)制件背靠背地放置在圖中所示的工具中,以形成T形桁條,該桁條將被共同注入上下機(jī)翼蒙皮。
步驟 4.
在自動(dòng)放置干纖維帶、長(zhǎng)桁預(yù)加工完工后,進(jìn)入熱灌注基材樹(shù)脂工序。
全部長(zhǎng)桁安裝在機(jī)翼蒙皮預(yù)制件上后,進(jìn)行裝 袋,使用真空膜、呼吸和排水材料。安裝管道用于樹(shù)脂供應(yīng)和真空水平控制。最后,所有管道都用真空袋膜覆蓋,真空袋膜沿著預(yù)成型件的周邊固定和密封,然后施加真空。”在真空袋中,蒙皮固定在殷鋼凹模具上。長(zhǎng)桁用殷鋼模具定位在蒙皮內(nèi)表面。
罐注使用熱灌注中心(TIACT-hermo Infusion automatedCenter)處理完成的。據(jù)報(bào)道,該中心能夠?qū)崿F(xiàn)非常精確的過(guò)程控制,包括±2°C 至 270°C/518°F 的溫度均勻性和小于 0.5%的孔隙率。樹(shù)脂輸注是在 100°C 下進(jìn)行的,然后在 180°C 下固化。
使用一個(gè)由歐洲制造商提供的標(biāo)準(zhǔn)固化爐,尺寸為 6 乘 22 米。整個(gè)固化過(guò)程只需不到 24 小時(shí)。
(注:真空袋是俄羅斯的核心技術(shù),至今未查到較詳細(xì)資料。此處圖片是真空袋的原理圖)
步驟 5.
共固化壁板(桁條的蒙皮帶長(zhǎng)桁)經(jīng)過(guò) MTorres 龍門(mén)架系統(tǒng)的 CNC 加工操作——修整、布線、鉆孔、切割。
步驟 6.
完成后,機(jī)翼蒙皮和桁條進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)操作。
步驟 7.
使用MTorres的ATL在陽(yáng)模上,鋪放機(jī)翼的前翼梁和后翼梁。
步驟 8.
在機(jī)翼裝配型架中完成機(jī)翼裝配。
補(bǔ)充圖片:
固化后噴底漆的后梁

正在型架中裝配的中央翼
結(jié)束語(yǔ):
目前,民機(jī)機(jī)翼仍然使用熱固環(huán)氧基碳纖維復(fù)合材料。趨勢(shì)是干纖維使用的多,預(yù)浸料使用的少。固化使用烘箱的多,熱壓罐使用的少。無(wú)卷曲織物(NCF)使用的多,干紗帶使用的少。翼肋用高溫?zé)崴軓?fù)材代替鋁合金。
注:根據(jù)網(wǎng)上多份資料匯總編譯。
楊超凡 2023.7.24