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3.11-3.18
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3月15至16日，第八屆航空材料與製造工藝國際論壇（下文簡稱航材論壇）在廈門市召開。
本屆論壇以「聚焦先進航空材料數字化加工技術發展」為主題，共分為行業政策引導、復材應用與發展、航材先進技術研究進展三大板塊。
在2天的日程里，來自工信部賽迪研究院、民航上海審定中心、中國商飛、航空工業、中國航發、中建材、廈門航空工業、波音、廈門大學等單位的20餘位嘉賓紛紛發言，帶來了高密度的信息輸出，這也讓台下筆者的筆記記得滿滿當當。
其中有一組組圍繞航空材料與製造工藝的行業熱門關鍵詞，有一些近年業內數據、科研進展的披露，有可喜的成績、有技術上的首次突破，也有行業專家、技術總師們，面對目前國內行業中存在的多方面癥結與問題，提出的關鍵性技術、待補齊的短板以及未來趨勢挑戰等。
而這些一併描繪出了以復合材料、增材製造等為代表的先進航空材料與製造工藝產業的全貌。
復合材料（以下簡稱「復材」）、增材製造，已在近年來成為了家喻戶曉的名詞，二者也常被代之「碳纖維」和「3D列印」等更具象的稱呼。也許因為其高曝光度，似乎提到這些名詞，只知道他們代表著「先進」詞就夠了。
但航材論壇的主題之一，就是將先進航空材料置於業界專家的顯微鏡之下「庖丁解牛」。這也讓我們這些業外人士能得以「管中窺豹」一番。
正如2022年11月那期有關中國航展的早讀中所述：「以產品型號命名的任何一款飛機（以及其他國防裝備），都是由成千上萬個零部件『器官』有機組合而來。」
此次借航材論壇之機，則是進一步獲得了更微觀的視角，看到了顯微鏡之下這些零部件的「器官」——航空材料。
一架飛機由成千上萬個零部件組成，而在顯微鏡之下對這些零部件進一步微觀，我們能看到它們的「器官」是航空材料。
一邊工藝創新，一邊過程控制
目前復合材料在航空領域的使用量不斷增長已是行業大趨勢，而在這一過程中與材料相伴的製造工藝上也在不斷疊代，可謂是「常用常新」。
相對而言，傳統、經典的手工鋪貼+熱壓罐成型的工藝，在生產成本、能耗、模具、效率、性價比上存在一定的先天不足。而當下正熱的復材製造新材料、新工藝，一種是俄羅斯MS-21客機、空客「明日之翼」（Wing of Tomorrow） 等項目上，機翼壁板、機翼梁所採用的 液體成型工藝。這一工藝提高了部件的整體性，減少了零件數量，能大幅度降低成本，提高生產效率，這也標誌著復材開始被應用在大尺寸主承力結構上。
另一熱門新材料則是熱塑性復合材料，工藝上不再需要使用熱壓罐，而是自動鋪放，能夠降低成本、提高生產效率，也有望實現復材如傳統材料那樣的零件焊接。
MS-21客機、空客「明日之翼」在機翼壁板、機翼樑上採用了復合材料液體成型工藝。
不過當前民機的復材結構件大多還是採用熱壓罐成型技術來製造的，因此也就少不了「加工」環節——通過修邊或表面加工來達到裝配精度，這也是復材零件製造的最後一道工序。
因此，加工的質量直接決定著復材零件的質量，直接影響到部件裝配精度。但復材的先天特性也註定，在加工環節中會伴有常見的損傷和缺陷，機械損傷（分層、毛刺、纖維拔出）、熱損傷（纖維燒傷、樹脂基體融化）、化學損傷（裂紋、分層）等。
復材結構件的裝配依舊是離不開機械連接的，所以緊固件孔的製備就成了不可少的環節。而加工的過程中就存在著多方面的潛在的加工損傷與缺陷、工藝上的挑戰。
可以看到，從復材製造到加工，貫穿這一複雜流程的各個環節里都存在著潛在「變量」（如生產缺陷、加工誤差等），並關乎著產品質量的好壞，直接影響產品的質量穩定性、生產效率、生產成本等。
所以，航空材料在生產過程中要藉助PCD文件（「材料生產過程控制文件」Process Control Document）來對材料生產全流程進行管控，保證材料的穩定生產，特別是大批量生產交付中的產品質量穩定。而這裡的PCD概念也是貫穿論壇上諸多專家報告的一個重點關鍵詞。
國產民機上的應用穩步提升
航材論壇上，來自中國商飛的專家披露了一份報告，報告數據顯示，復合材料在ARJ21上的應用只有2%，而到目前的C919已上升到12%……未來，CR929上這一數字將超過51%。
這一數字的背後，是復材在國產民機上的應用範圍不斷擴大。
在ARJ21上，只有方向舵、翼梢小翼、襟翼、整流罩上等部件使用了復合材料。而C919上，垂尾、平尾、後機身、雷達罩、活動面（如擾流板、副翼、艙門）等已經都使用了復合材料。再到CR929上，復合材料開始在除機頭外的全機身、機翼、尾翼上大範圍應用，且尺寸更大、精度更高。
據介紹，在ARJ21身上，復合材料在國產民機上的應用剛剛起步，材料和製造技術尚處於相對比較低的水平，使用的碳纖維是T300級，製造工藝來講主要是手工鋪貼、真空袋-熱壓罐成型、多次固化。
在C919上則是材料和製造技術上全面提升，使用T300級碳纖維和T800級高強碳纖維，在機身壁板就採用了 共固化、自動鋪帶、熱隔膜成型和過程控制手段，保證了批產中產品質量的穩定。
在寬體客機CR929上，材料和工藝上正在進一步引入當前行業熱門的液體成型樹脂、熱塑性復合材料、碳纖維縫編預成型體、自動檢測技術等。
而且目前中國商飛也已開展了相關應用的前期研發、測試、驗證等工作，進行了從工藝方案篩選到全尺寸級試驗件的製造，完成了關鍵技術點的工藝研發。
過去幾年裡的公開報道中，可以看到中國商飛圍繞CR929項目復合材料的應用所展開的試驗件試製成功的新聞。
在航空領域前景廣闊
說完復材在國產民機上的應用，那麼論壇上的另一熱門話題詞就是「增材製造」在國產軍民機上的應用情況。
此前曾有媒體公開報道復合材料在運20上的應用案例。
在航空領域中，由於航空零部件常為高度定製化產品，具有小批量、高標準等特點，這就使得 增材製造能夠快速製造的獨特優勢不斷凸顯。在設計方案發生多輪優化疊代時，增材製造技術能地快速試製、快速驗證全新設計。加之，增材製造在快速生產輕量化、異型、超規格、複雜結構部件上的優勢，因此，增材製造技術有望在軍機的結構快速修理上發揮潛能。
因為與民機的修理有很大不同，軍機在很多時候的修理條件是不完備的，往往是要靠前修理、原位修理、快速修理……這種時候，增材製造就能很好地做到結合修理需要的「按需定製」。
製造周期縮短80%，減重8%（將多個零件集成為一個或少數零件，減少零件數量和整體重量）。
此外，增材製造技術在民機上的應用範圍不斷擴大也同樣是基於增材製造的這些獨家優勢。
根據中國商飛專家的介紹，國產民機上增材製造的應用也有了技術儲備和一定的裝機應用。增材製造在C919上的應用有登機門、服務門、應急艙門部段，單機使用量總計32件，已完成了超過300件零件的交付，並持續開展批產交付支持工作。
在C919、ARJ21的證後優化、衍生型號研製中，增材製造也有著潛在可挖掘的應用需求和場景，將不斷擴大已裝機增材製造產品材料工藝的應用範圍和適航認證工作，以及在增材製造的材料上從金屬擴展到非金屬的PEEK（聚醚醚酮）、PEKK（聚醚酮酮）、PC（聚碳酸酯）、PA（尼龍）等。
下周早讀，我們還將關注會議專家們介紹的「自動化數字化」，以及當前行業存在的問題短板、未來挑戰等。
排版：王薛婷
策劃 | 文案：鄭宇航
編審 | 監製：武晨、王蘭
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