俄羅斯聯(lián)合飛機制造公司（UAC）在其即將推向市場的MS-21單通道客機上，采用非熱壓罐成形技術(shù)制造機翼主承力構(gòu)件，這在民用飛機制造史上具有里程碑意義，將對世界航空制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。
MS-21客機承載了俄羅斯復興民用航空工業(yè)的夢想。作為一款全新的飛機，MS-21機體結(jié)構(gòu)復合材料用量達到了40%，在商用飛機中僅次于空客A350XWB、波音787和龐巴迪C系列。
如何在A320neo、737MAX等機型的夾擊下凸顯競爭力？UAC的研發(fā)戰(zhàn)略十分明確，那就是以重量更輕、成本更低的方法來制造復合材料機翼。UAC選擇了翼梁、蒙皮壁板和中央翼盒6個截面壁板等主承力構(gòu)件，委托旗下航空復材公司組建了跨國團隊進行干纖維樹脂浸漬工藝（一種非熱壓罐成形技術(shù)）的開發(fā)。
干纖維樹脂浸漬工藝的特點是用液體樹脂以壓力注入干纖維然后成形，固化過程使用固化爐而不依賴熱壓罐，它可以節(jié)省大量的纖維預浸、運輸、保管費用，設備投資和能耗也較低，具有投入更少、能耗更低、重量更輕的優(yōu)勢，這是俄羅斯人選擇它的主要理由。
對于MS-21機翼中的這些大尺寸主承力構(gòu)件，如果采用熱壓罐固化需要在設備上投入上千萬美元，使用固化爐則可以節(jié)省數(shù)百萬美元。熱壓罐的運營成本比同等體積的固化爐高數(shù)倍，在固化過程中給熱壓罐加熱以及在幾個大氣壓的壓強下輸送氮氣，能量消耗巨大，而干纖維樹脂浸漬工藝使用的固化爐絕熱性能良好，可以節(jié)省大量能量。利用干纖維制造預成形件可以成形大型整體帶筋結(jié)構(gòu)，大大減少零件和緊固件數(shù)量，從而達到更好的減重效果。MS-21機翼的翼梁、蒙皮壁板和中央翼盒截面壁板都是這樣的整體成形件，這對于實現(xiàn)機體減重10%?15%的目標是非常重要的。
2010年，開發(fā)團隊的成員之一菲舍爾未來先進復合材料股份公司（FACC）研制出了樹脂浸漬的復合材料翼盒原型，之后又完成了三個翼盒原型的制造；2011年，F(xiàn)ACC在莫斯科航展上展示了由6個復合材料組件構(gòu)成的翼盒，共計300多個零件、9000多個緊固件；2012年，這些翼盒完成了大量靜態(tài)和連續(xù)循環(huán)試驗；2013年，MS-21開始總裝。按計劃，2014年，航空復材公司將裝配首個全尺寸外翼；2015年，完成總裝下線，并且實現(xiàn)首飛；2017年，交付客戶。
復合材料非熱壓罐成形技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展歷程，近幾年開始重新受到人們的關(guān)注，并且運用到商用飛機主承力構(gòu)件制造中。非熱壓罐成形技術(shù)的前景，取決于未來單通道客機的發(fā)展和選材。在未來一段時期內(nèi)，波音和空客不太可能再設計研發(fā)全新的雙通道客機，現(xiàn)有的熱壓罐設備和技術(shù)足以保障波音787和A350XWB系列的生產(chǎn)，改換非熱壓罐對節(jié)約成本意義不大，應該把目光轉(zhuǎn)向波音737和空客A320這樣的單通道客機。
未來10年內(nèi)，737系列和A320系列每月生產(chǎn)速率將達到45?50架，一旦波音和空客決定將這些飛機的機翼鋁合金材料換成復合材料，或者干脆開發(fā)全新的飛機，那么非熱壓罐成形技術(shù)極有可能派上用場。
據(jù)測算，如果每月交付100架飛機，就意味著要制造400套，每套重約1噸的機翼蒙皮，至少需要購買20個大型熱壓罐，每個熱壓罐的安裝成本就要達到4000萬?5000萬美元。也就是說，波音和空客僅熱壓罐一項技改項目，就要投入數(shù)億美元，已經(jīng)日趨成熟的非熱壓罐成形技術(shù)成本優(yōu)勢將更加明顯。
事實上，波音、空客以及英國GKN航宇公司等制造商已經(jīng)在這個方面進行了大量研究。波音和空客合作開展了一個復合材料機翼技術(shù)驗證項目，使用空客的專利技術(shù)制造了一個2.5米長的正弦波形網(wǎng)狀碳纖維復合材料機翼翼梁，這種方法可以進一步減輕機翼10%的重量。
波音研制的“鬼眼”無人機驗證機，由三部分組成、長45.7m的機翼也是利用非熱壓罐成形技術(shù)制造的。GKN航宇公司在歐盟“潔凈天空”計劃的資助下，利用非熱壓罐成形技術(shù)制造出了下一代復合材料整體機翼翼盒驗證件，翼盒集成了帶加強筋的蒙皮、復雜彎曲輪廓以及4個不同的長桁形狀。GKN的技術(shù)開發(fā)目標是比現(xiàn)有復合材料機翼減重5%，總成本減少25%，并具備50個/月、或2個/天的生產(chǎn)速度。
非熱壓罐成形技術(shù)進程的快慢，影響范圍有多大，最終會形成什么局面，還要取決于市場環(huán)境、技術(shù)和制造成熟度等多方面的因素，但非熱壓罐技術(shù)發(fā)展趨勢，就像當年復合材料替代鋁合金一樣不可逆轉(zhuǎn)。（來源：《大飛機》雜志）
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