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 4 網(wǎng)格纏繞技術

復合材料網(wǎng)格結構又稱為先進格柵增強結構(AGS)，與已有的鋁合金格柵結構相比，提高了結構的比強度和比模量，大幅度提高了結構效率，增加了有效載荷，同時增強了結構的抗腐蝕能力，而且可以利用自動化制造方法降低成本，最為突出的是增加了結構設計、制造的靈活性，已成為制造復合材料高性能結構件的新途徑和新方法。

先進格柵增強結構由于其突出的綜合性能優(yōu)勢而受到普遍重視,NASA Langley 研究中心的研究人員把先進格柵增強結構技術列入未來航天結構技術發(fā)展的六大方向之一的低成本結構技術之內；美國空間實驗室把AGS技術列為迎接未來空間系統(tǒng)技術挑戰(zhàn)的四大結構技術之一, 并且指出了這項技術未來在航天器燃料儲箱、機身等大型復雜部件應用的廣闊前景[10]。俄羅斯CRISMB 提出的應用對象包括級間段、內壓容器、有效載荷適配器、運載飛船整流罩、飛機中機身艙段、翼盒、直升機垂尾梁、空間望遠鏡鏡身以及建筑結構等[11]。

目前，復合材料網(wǎng)格結構一般采用手工鋪放成型工藝和濕法纏繞工藝。手工鋪放工藝需要加壓釜進行固化，故其產(chǎn)品空隙含量低，纖維體積含量易于控制，但生產(chǎn)成本較高，成型過程中纖維張力不宜控制；濕法纏繞工藝成型過程中樹脂含量不易控制，制件纖維體積含量低，成型過程中廢料率高，但成本低，尤其是纖維張力易控制。航天材料及工藝研究所基于復合材料網(wǎng)格纏繞成型系統(tǒng)，開展了回轉體網(wǎng)格結構干法預浸絲自動纏繞技術研究。根據(jù)柱形網(wǎng)格結構的特點，解決了網(wǎng)格結構小角度纏繞成型的問題；根據(jù)纏繞成型試驗的實際工況，對纏繞機張力系統(tǒng)及張力控制制度進行了技術改造和工藝優(yōu)化；初步實現(xiàn)了柱形艙段矩形和三角形網(wǎng)格的自動化纏繞成型，并對成型構件的軸壓性能、筋條拉壓性能、網(wǎng)格筋條與蒙皮界面剪切性能、網(wǎng)格單元壓縮性能等進行了評價研究。

5 自動鋪絲技術

自動鋪絲技術（纖維鋪放技術或自動絲束鋪放成型技術）是在纖維纏繞技術和自動鋪帶技術的基礎上發(fā)展起來的一種獨特的復合材料全自動化成型技術。它融合了纖維纏繞成型中的預浸紗（窄帶）輸運技術和自動鋪帶成型中的壓力鋪放、切斷和重定位技術，使其具有更高的優(yōu)越性和適應性。自動鋪絲技術克服了纏繞技術“周期性、穩(wěn)定性和不架橋”和自動鋪帶“自然路徑”的限制，可以實現(xiàn)連續(xù)變角度鋪放和變帶寬鋪放[12-13]。因此，自動鋪絲技術可用于復雜型面復合材料構件的鋪放成型，并可以對鋪層進行裁剪以滿足局部加厚/ 混雜、鋪層遞減及開口鋪層等多方面的需要，其典型應用構件有整流罩、燃料儲箱、進氣道、機身等[14-18]。

目前，國內自動鋪絲技術用材料體系、工藝應用研究薄弱，尚未實現(xiàn)工程應用。航天材料及工藝研究所、南京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學、西安交通大學、航空制造工程研究所等單位已在此領域開展了相關研究，并對鋪絲成型工藝進行了試驗研究[13,19-20]。

航天材料及工藝研究所以典型曲面結構復合材料構件自動鋪絲成型為應用對象，開展了熱熔法預浸絲直接浸漬制備技術研究和熱熔法預浸絲分切制備技術研究，突破了自動鋪絲用預浸絲分切技術；聯(lián)合國內相關單位開展大型臥式自動鋪絲機研制及配套軟件開發(fā)，已完成了鋪絲機及關鍵部件鋪絲頭的設計工作。

結束語

新型航空航天器的先進性標志之一是結構的先進性, 而先進復合材料是實現(xiàn)結構先進性的重要物質基礎和先導技術。我國大型復合材料制造技術現(xiàn)狀嚴重制約了航天型號的順利研制，急需突破復合材料自動成型技術中的材料、裝備、工藝等方面的重大、關鍵、共性技術，提升我國復合材料設計制造水平。航天材料及工藝研究所以復合材料自動化成型技術的工程應用為目標，堅持自主創(chuàng)新，在復合材料自動化成型領域取得了階段研究成果，部分研究成果已在型號生產(chǎn)中工程應用，初步形成了涵蓋自動下料與激光鋪層定位、自動鋪帶、纖維纏繞、網(wǎng)格纏繞和自動鋪絲等多種復合材料成型技術研究體系。

要以我國航天技術發(fā)展需求為牽引，以提高自身制造水平、工藝水平為目的，積極發(fā)展復合材料自動化和數(shù)字化制造技術，形成集設計技術、材料技術、成形工藝、性能表征和質量控制技術一體化的復合材料技術體系，進一步提高大型復合材料構件制造效率和質量，推動超大型復合材料結構在航天領域的應用推廣，為航天型號的研制提供有力的技術支撐，提高國產(chǎn)高性能材料技術自主保障能力。