复合材料主要是指树脂基复合材料、先进聚合物基复合材料等,它本身具备了较高的比强度、比模量,抗疲劳、耐腐蚀、成形工艺性好及可设计性强等特点,现已成为飞机结构中与铝合金、钛合金和钢并驾齐驱的四大结构材料之一。复合材料将成为21世纪航空制造技术新材料发展的主流方向之一。随着复合材料制备技术的不断发展和完善,目前,该技术主要包括:真空袋压、真空成型和热压罐成型工艺,模压成型工艺,热压,冷压模塑成型工艺,注射模塑成型工艺,缠绕成型工艺,拉挤成型工艺,复合材料液体成型工艺等。

    (一) 应用热压罐制造技术

    为满足飞机上扩大复合材料的应用范围和需求,飞机制造商在不断地完善复合材料层压板真空袋——热压罐制造技术。该项技术普遍地应用于复合材料构件生产,热压罐/VARTM组合成型新工艺是树脂基复合材料成型工艺的一个新发展,特别适用于平面、立体织物增强高粘度树脂基复合材料的液体注射成型,航空、航天等先进复合材料制造领域。目前,许多飞机制造厂均采用了计算机控制自动下料设备、多坐标数控自动铺层设备、激光辅助铺层定位系统、实时监控热压罐同化设备、多坐标数控加工及高压水切割设备、计算机控制无损检测设备等实现了复合材料工艺参数的优化及工艺过程的仿真,保证了复合材料构件生产质量的稳定。

    (二) 应用缝合/(RTM,RFI)复合材料技术

    缝合织物增强复合材料是用高性能纤维缝线将多层二维纤维织物缝合在一起,经复合固化两成的纺织复合材料,它通过引入贯穿厚度方向的纤维来提高抗分层能力,增强层间强度、模量、抗剪切能力、抗冲击性能、抗疲劳能力等力学性能。采用缝合复合材料可以提高复合材料制件的力学性能,从而进一步提高复合材料结构效率,降低结构重量。缝合技术还可以将两个或多个零件(如长桁和蒙皮)的增加织物叠层缝合在一起,制成大型整体结构预制件,从而满足新型制件的要求。目前,该项技术已被广泛应用于航空、航天领域。广泛应用于F22,JSF及大型飞机A380的研制和生产中。

    (三) 应用胶接结构制造技术

    胶接技术可用于连接不同材料、不同厚度、二层或多层结构。主要包括金属胶接结构制造技术、蜂窝夹层胶接结构技术和金属复合层板胶接技术。

    金属胶接结构可以实现大面积连接而减少(或取消)紧固件,具有比强度、比刚度高、结构重量轻、劳寿命长等一系列优点,已被广泛用于飞机结构,特别是次承力结构上。至今,胶接结构已成为飞机机体的重要结构形式。

    金属蜂窝夹层胶接结构是由两片薄表层材料,中间用轻质芯子隔开组合而成的结构形式。夹层结构件质轻,强度和刚度高,吸音,绝热,广泛用于航空,建筑,造船 等工业。夹层结构件的外皮通常选用金属薄板,芯子为蜂窝结构件或低密度塑料,采用胶接技术制造并组装成夹层结构件。目前,金属蜂窝夹层胶接结构已被大量地应用于飞机结构,其比重能比铆接结构减轻25%左右。

    金属复合层板胶接技术是利用胶接技术将各向同性的铝合金(含铝锂合金)薄板与各向异性的纤维复合材料结合起来的新型结构材料——纤维铝合金复合层板胶接结构,基于芳纶纤维的复合层板称为ARALL结构,基于玻璃纤维的复合层板称为GLARE结构。ARALL层板的芳纶纤维抗压性能差,在循环压应力作用下容易断裂,因此,ARALL层板只能用做机翼下蒙皮,而不适合用做机身蒙皮。GLARE层板结构不存在这个问题。如:Airbus公司研制的A380大型宽体客机(550座~660座)采用CLARE制造机身上壁板,包括整个客舱的上半部分,比采用铝合金板减重8千公斤。这也表明该项技术未来在航空领域有着显著的发展趋势。