圖 所示為采用自動(dòng)鋪帶機(jī)制作B787飛機(jī)機(jī)身

圖 所示為B787機(jī)身段整體自動(dòng)鋪絲成型。

20世紀(jì)與21世紀(jì)之交，我國國內(nèi)開始研發(fā)自動(dòng)鋪放。2002年，南京航空航天大學(xué)申報(bào)的自動(dòng)鋪放列入國家“863”項(xiàng)目。迄今已取得些許成果，然相比歐美發(fā)達(dá)國家仍有不少差距。在諸多復(fù)合材料工藝裝備中，自動(dòng)鋪放設(shè)備，尤其是鋪絲設(shè)備，技術(shù)難度是最大的。美囯至今不允許自動(dòng)鋪絲機(jī)對(duì)我國出口，實(shí)則歐洲有幾個(gè)國家水平相當(dāng)高，美國自己也從歐洲購買鋪放設(shè)備。

自動(dòng)鋪帶主要用于機(jī)翼蒙皮類小曲率件鋪放。自動(dòng)鋪帶機(jī)主要分為兩類：10軸龍門式自動(dòng)鋪帶機(jī)和專用自動(dòng)鋪帶機(jī)。與一般復(fù)合材料自動(dòng)化成型技術(shù)（拉擠、纏繞、模壓、RTM、編織等）不同，自動(dòng)鋪帶機(jī)不僅要精確控制鋪帶頭運(yùn)動(dòng)軌跡，而且要實(shí)現(xiàn)鋪帶頭內(nèi)部預(yù)浸帶輸送、鋪放和切割等運(yùn)動(dòng)，并可對(duì)預(yù)浸帶質(zhì)量（寬度、夾雜、缺紗等）、預(yù)浸帶進(jìn)給、切割質(zhì)量、成型溫度、成型壓力和鋪帶間隙等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行精確控制。故自動(dòng)鋪帶機(jī)不但需要明顯高于其他復(fù)合材料自動(dòng)化設(shè)備的加工精度和運(yùn)行平穩(wěn)，而且需要更強(qiáng)大的控制功能和靈活性（多軸插補(bǔ)、多I/O控制點(diǎn)、多模擬量控制）。

國外自動(dòng)鋪帶設(shè)備供應(yīng)商有美國 MAG Cincin?nati 公司、Automated Dynamics、西班牙 M.Torres、法國 Forest-line、德國 Dieffenbrcher 等。

國內(nèi)引進(jìn)MAG的有上海飛機(jī)制造有限公司（簡稱“上飛”）、航空工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限公司（簡稱“洪都”）；引進(jìn) MT 的有哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司（簡稱“哈飛”）、中航沈飛股份有限公司（簡稱“沈飛”）、中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司（簡稱“西飛”）、航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（簡稱“成飛”）、江蘇恒神股份有限公司（簡稱“恒神”）、四川明日宇航工業(yè)有限責(zé)任公司（簡稱“明日宇航”）；引進(jìn) FL 的有中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司（簡稱“中航復(fù)材”）。據(jù)稱目前較為先進(jìn)的鋪帶機(jī)是法國Forest-Line 公司的“大力神”雙頭自動(dòng)鋪帶機(jī)。該機(jī)的特點(diǎn)是有兩個(gè)機(jī)頭進(jìn)行鋪帶, 一個(gè)用繞在線軸上的無緯帶鋪帶, 另一個(gè)用預(yù)先切割的材料, 可快速進(jìn)行復(fù)雜形狀的鋪疊。

圖 Automated Dynamics自動(dòng)鋪帶機(jī)

圖 哈飛引進(jìn)之M.Torres自動(dòng)鋪帶機(jī)

圖 美國特拉華大學(xué)復(fù)合材料中心

2020年引進(jìn)Mikrosam自動(dòng)鋪帶機(jī)

（2）自動(dòng)鋪絲設(shè)備

鋪絲是美國在 20 世紀(jì) 80 年代中后期發(fā)展起來的，國外自動(dòng)鋪絲技術(shù)均源于美國 90 年代時(shí)的技術(shù)，主要用于機(jī)身類雙曲率件鋪放。1990 年，第一臺(tái)纖維鋪放機(jī)由一家航空航天公司生產(chǎn)。第一家在飛機(jī)生產(chǎn)上實(shí)施自動(dòng)鋪絲的公司是波音公司。波音公司和大力士公司進(jìn)行了一項(xiàng)美國政府資助的計(jì)劃，為貝爾/波音 V-22 魚鷹飛機(jī)的后機(jī)身設(shè)計(jì)鋪絲工藝。

圖 V-22后機(jī)身7軸鋪絲成型

圖 采用纖維鋪放制作F/A-8e/F超級(jí)大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)

機(jī)身外殼（美國波音）

鋪絲頭由纖維束供料卷軸、牽絲輔助裝置、剪切刀具、張力控制、照相監(jiān)控以及固化加熱等裝置組合而成。如圖所示自動(dòng)鋪絲機(jī)有七個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。該機(jī)由三個(gè)位置軸（托架、傾斜、橫向進(jìn)給）、三個(gè)定位軸（偏航、俯仰、橫搖）和轉(zhuǎn)動(dòng)工作芯軸的軸組成。當(dāng)機(jī)器在貼合牽引時(shí)所有這些軸都是必須的，機(jī)器有多達(dá)32個(gè)可編程雙向電子張力器。

圖 自動(dòng)鋪絲機(jī)

自動(dòng)鋪絲設(shè)備供應(yīng)商有美國MAG CincinnatiMachines，Inc.、Ingersoll Milling Company、Automat?ed Dynamics、Entec Composite Machine，西 班 牙 M.Torres，法國 Forest-Line、Coriolis，北馬其頓 Mikros?am，德國 BSD 等。就鋪絲機(jī)技術(shù)而言：MAG 最早，Ingersoll 開發(fā)機(jī)型最多，MT 機(jī)械系統(tǒng)最先進(jìn)，Corio-lis 最有特色，EI 最樸素和實(shí)用。

（3）機(jī)器人鋪放設(shè)備

近年美國推出了專用的機(jī)器人鋪放設(shè)備（見下圖），用以將預(yù)浸織物鋪放在模具上，并修剪邊緣，制作如機(jī)翼蒙皮等輕度輪廓形狀的產(chǎn)品。

隨著全球自2022年逐漸放開，全球航空客運(yùn)業(yè)在2023年開始復(fù)蘇，預(yù)計(jì)2024年全年將加速復(fù)蘇，從而使商業(yè)航空旅游業(yè)接近2019年以來的最高水平。而這一復(fù)蘇也勢(shì)必將增加美國波音、歐洲空客以及整個(gè)航空供應(yīng)鏈的生產(chǎn)壓力。

根據(jù)美國航空航天咨詢公司Teneo 的說法，2022年新冠疫情的政策緩和有助于促進(jìn)美國客運(yùn)航空旅行的廣泛復(fù)蘇。在英國，相關(guān)政策實(shí)施的時(shí)間更長，使得航空旅行的復(fù)蘇滯后，但也遵循類似的模式。此外，Teneo預(yù)測，到2023年底，全球大多數(shù)航空旅行水平將比2019年疫情前低幾個(gè)百分點(diǎn)（見下圖）。

圖 全球航空旅行水平

2022年9月，空客公司宣布，由于預(yù)計(jì)需求將持續(xù)增長，空客已開始逐步提高飛機(jī)制造率。具體而言，空客表示其計(jì)劃在2022年交付近700架飛機(jī)，盡管截至2022年9月，該公司年內(nèi)交付總量僅為437架。按照其生產(chǎn)速度，空客有望在2022年內(nèi)交付近600架飛機(jī)，盡管該公司表示將在今年余下時(shí)間增加產(chǎn)量以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

無論情況如何，到2025年，空客公司計(jì)劃將產(chǎn)量提高到每年近1000架，這意味著每月產(chǎn)量約有80架。這樣的速度不僅給空客公司帶來了壓力，也給該公司的供應(yīng)鏈帶來了壓力，包括航空領(lǐng)域用復(fù)合材料的供應(yīng)鏈。

（未完待續(xù)）