在航空飞行器中,机翼蒙皮、机身蒙皮等结构通常具有较薄的壁厚。如果仅依靠薄壁蒙皮自身承受载荷,容易发生局部屈曲,影响结构的承载能力与稳定性。因此,工程师往往需要将中空加强筋与蒙皮结合,形成加筋壁板,共同承担飞行过程中复杂的载荷,应用于机身、机翼、尾翼等关键结构。
而一款航空用中空加强筋,从最初的概念提出,到最终成为符合使用要求的产品,并不是简单地将图纸转化为实物,而是一个围绕客户需求,持续进行结构设计、方案优化、工艺验证与精细化制造的定制过程。
设计研发:从需求出发,让结构更合理
每一款定制化复合材料产品的开发,都始于对客户实际使用场景的理解。在项目初期,双一科技(300690)技术团队会与客户充分沟通,将产品的应用环境、承载要求、重量限制及装配需求等信息进行细分和拆解,为后续设计建立明确的技术依据。
针对中空加强筋的结构设计,技术人员会综合对比T型、L型等不同截面及中空结构方案,结合实际载荷、连接方式和空间限制,筛选更适合产品需求的结构形式。在满足强度与稳定性的前提下,如何进一步降低重量,是设计过程中需要重点考虑的问题。技术团队将客户需求逐步转化为技术图纸,与客户共同确认各部件的结构尺寸、受力参数及关键技术要求,并结合有限元分析结果与多年复合材料产品设计制造经验,对结构进行分析和优化,提出针对性的改进建议。
完成结构分析后,团队还会综合考虑产品批量、表面质量要求、生产效率及交付周期(883436)等因素,选择适配的复合材料成型工艺,让设计方案具备实际落地的可行性。
工艺选型:让材料与成型方式相匹配
该航空中空加强筋项目选用碳纤维(885650)预浸料作为原材料,并采用热压罐成型工艺进行首件试制。碳纤维(885650)复合材料具有较高的比强度和比刚度,有利于实现结构轻量化。热压罐成型则通过真空袋封装,并在均匀的温度、压力和固化条件下完成成型,使材料在工艺要求范围内充分压实和固化,为产品的结构性能与质量一致性提供保障。对于中空加强筋这类结构复杂、对内部质量和尺寸精度具有较高要求的产品,材料选择与工艺控制同样重要。
进入生产阶段,首先进行的是碳纤维(885650)预浸料的裁剪与铺层。自动裁布机按照预先设定的程序精准裁剪材料,为后续铺层提供符合设计要求的裁片。随后,操作人员按照既定铺层顺序,将预浸料逐层铺放,并进行必要的压实处理,排出层间气泡,保证铺层贴合与层间结合质量。对于中空结构而言,铺层过程不仅要满足材料方向和层数要求,还需要避免出现架桥、褶皱等问题。这些看似细微的缺陷,都可能影响产品的成型质量与结构性能。铺层完成后,产品进入真空袋封装与抽真空阶段。技术人员需要仔细检查封装状态、密封情况以及架桥等潜在问题,并确认真空保压符合工艺要求,为后续热压罐固化做好准备。最后,产品进入热压罐,在规定的工艺参数下完成固化成型。经过各环节的严格控制,一件航空用中空加强筋从图纸走向实物,完成首件试制的重要一步。
从一件产品,延伸至一套定制化解决方案
航空用中空加强筋的开发过程,体现了复合材料制造的一个重要特点:真正的定制化,不只是按照图纸生产,更是从客户需求出发,将结构设计、材料选择、工艺开发与制造验证贯通起来。作为全球复合材料成型工艺一体化解决方案供应商,山东双一科技(300690)股份有限公司持续围绕客户的产品需求,开展定制化设计研发、成型工艺选型、模具开发、样件试制与产品制造,帮助客户将设计构想逐步转化为可验证、可制造的产品方案。未来,我们将继续深耕复合材料设计与成型制造技术,持续探索材料、结构与工艺的协同优化,以更专业的工程能力、更完善的制造体系和更贴近客户需求的定制化服务,为高性能复合材料结构件的开发与应用提供支持。
双一科技(300690)注册资金1.65亿元,资产总额19亿元,拥有员工近2000人,总占地面积53万平方米。设有德城总部,陵城、武城、天津三家分公司及双一科技(300690)盐城有限公司、山东双一游艇有限公司、双一新材料(内蒙古)有限公司、Fibrenova Australia Pty Ltd.等多家子公司,主导产品包括:非金属精密模具、新能源(850101)风电(885641)复合材料部件、车辆轻量化部件、先进复合材料制品、精品游钓艇等五大板块,并在各细分领域凭借可靠品质与持续创新,获得了国际客户的广泛认可,产销量稳居行业前列。
