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[摘 要]当代的航空航天事业中，航天飞机所用到的复合材料有着很高的要求。除了良好的特性和稳定的质量外，在制作上也不能浪费大量的成本。热压罐外固化预浸料是航天飞机中用到的复合材料中成本较低的一种。因此它在未来的航天事业中将发挥着重要的作用。
[关键词]热压罐外固化；预浸料；应用
中图分类号：V261.97 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0121-01
航天飞机的结构用到复合材料，其中使用到两种工艺，一种是热压罐固化工艺，另一种是预浸料。其中热压罐工艺制作的复合材料性能很好，但在制作过程中所用到的成本费用较高，并且高压固化使得材料有破裂的风险，零件的尺寸也受到了较多的限制，不利于大型零件的成型。因此就需要将两种工艺进行结合，产生出新的热压罐外固化预浸料技术。
一、复合材料产生用到的工艺技术
（一）热压罐成型
热压罐成型采用的方式是手工铺叠，根据一定的方法将树脂和增强材料铺到模具中，铺的时候要分开层次。等到了一定的厚度，对它施加压力，增高它的温度，进行固化，然后脱模修整，最终得到所需要的成品。热压罐成型技术对比手糊成型工艺提升了效率，提高了制品的密实度，层与层之间的粘接强度也增加了不少[1]。
（二）预浸料技术
预浸料技术的关键在于节省原料，能在最大程度上降低成本，提高生产的效率。预浸料技术有着自动化部分，目前的热熔法预浸工艺生产的复合材料有着更强的性能，材料能很好的耐湿热，并且可以利用一些低成本的纤维进行替代，使得生产的成本进一步降低。
（三）低温固化
复合材料生产中使用到的低温固化技术能极大的降低生产时的成本，有效的减小能耗，对原材料实现最大限度的节约，避免了在实际生产中产生高额的成本。低温固化技术还能增加构件的精细程度，对尺寸的大小进行合理掌控。适用于制作大型的构件。
（四）树脂传递横塑
树脂传递横塑技术有着许多的优点，它能在低压中进行操作，并且它的生产周期较短，该技术生产出的产品有着很好的表面质量，面临的后加工工序比较少[2]。
二、热压罐外固化预浸料特性
这种新的技术很好的节约了成本，在烘箱内就能实现加热固化，其间的工艺相对容易，只要掌握住温度和真空度。箱子按照零件的属性来设定形状，能实现大零件整体化型。因此这种技术因为其科学性，取得了长足的进步。
航空飞机使用热压罐外固化预浸料技术能很好的控制合板孔隙量，使得它在主力机构件低于百分之一的含量，次承力结构中低于百分之二。热压罐的高压使得其中的挥发性物质溶解，从而实现降低孔隙含量的作用。降低孔隙量是生产复合材料的关键，固化中施加大气压，为了实现承力结构的要求。通过优化预浸料粘性等可以减小孔隙率。
（一）预浸料的形式
单向预浸料存在的形式分为两种，一种是尽可能的浸渍纤维，降低其中的纤维含量。第二种形式是把控浸渍的程度，使得能充分的排气，同时不产生较多的干纤维。第一种形式采用自动铺丝技术，大二中形式用于手工铺层。一些之物形式预浸料，适合部分浸渍。双膜制造的预浸料通过树脂不平衡分布进行排气[3]。
（二）预浸料的黏性
铺层方式的不同对黏性的要求也不一样。一般情况下，低黏性能帮助去掉防粘纸，避免在压头处进入空气等。手工铺层要有一定的黏性，能固定纤维出现滑动。
（三）树脂的活性
在制造大型整合结构件时需要注意到的一个性能是预浸料的外置时间。大型的结构要求有着更长的铺层操作时间，预浸料外置时间超出后会引发孔隙量增多。因此要在树脂的反应活性和外置时间取得平衡。我们要外置时间进行加长以满足一些大型结构的铺层时间，同时也要有提高固化的速率。
（四）树脂的黏度
固化预浸料的流动性要是可以控制的，树脂的黏度范围对热压罐外成型有着决定性作用。树脂要有着较强的流动性能能充分的浸润纤维束，保障树脂黏度不能过小[4]。
三、复合材料在航空航天中的应用状况
随着航空航天技术的飞速发展，航天飞机所用到的复合材料也越来越多，复合材料的生产要求要满足极高的性能和较低的成本。这些先进的复合材料在航天中的运用很广泛。这些复合材料的运用，大大的提高了我国的航空航天能力，促进了航天事业的发展。
我国的先进复合材料如树脂基对战斗机尾翼进行了重新设计，提升了它的载重和安全性。减小了生产过程中的成本，使得战斗机的重量有了很大的减轻。使用液态树脂基材料制备机身剪切梁等。2001年时候，我国的第一件复合材料设计尾翼的飞机诞生，由于复合材料的运用，使得飞机整体的重量减轻了百分之二十四，取得了很大的进步，飞机在气动特性方面也有了很大的改变。在我国的民航方面，现在已经开发专用飞机和直升机，方方面面都对复合材料产生了较大的需求。美国的承包商利用低温固化技术制造了无人机的构件，我国利用碳纤维增加复合材料体系制备了运输机的腹鳍等[5]。
随着复合材料制作工艺的发展，热压罐外固化預浸料的性能越来越优化，既复合了航天飞机所要求的工艺性能又满足了相关的力学特性。热压罐外固化预浸料体系的复合材料正在广泛的应用在飞机的结构之中。近些年来，大量的飞机应用了先进飞复合材料，开展了各方面的性能验证，这对复合材料的发展和前景的开拓有着至关重要的意义。
2009年，复合材料运输机ACCA实现了成功的首次飞行，运输机机身是采用全复合材料，使用的ACG公司的热压罐外固化预浸料的复合材料。2011年，Boeing公司通过对热压罐外固化预浸料的承力结构进行研究，利用了预浸料制出了机翼上蒙皮结构。Aurora Flight Sciences公司利用热压罐外固化预浸料技术成功的为波音无人机制出了11.6m长的翼梁验证件，并且在2011年进行了成功试飞。
四、热压罐外固化预浸料复合材料的发展展望
就目前而言，热压罐外固化预浸料的使用仍然限制在中温环境内。高温使用环氧树脂体系是未来的重要研究课题，将来的预浸料的发展有着很大的前景。其中，环氧和笨并恶嗪等耐高温树脂体系会得到进一步开发和研究，为热压罐外固化预浸料技术的发展提供帮助，能更好的降低成本，进行自动铺放。
综上所述，热压罐外固化预浸料技术占据着强有力的成本优势，同时也具有着相当的可靠性，生产质量较为稳定。在未来的发展中，随着该技术的进一步完善，热压罐外固化预浸料复合材料将会应用更加广泛，为我国的航空航天事业作出突出贡献。
参考文献
[1]王犇.复合材料的应用与展望[J].中国新技术新产品，2018（06）：40-41.
[2].阿科玛联合赫氏研发航空航天业热塑性复合材料解决方案[J].化工新型材料，2018，46（03）：44.
[3]于祺，陈平，陆春，王琦.空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理[J].装备环境工程，2018，15（02）：1-7.
[4]周苑生.先进复合材料在航空航天领域的应用[J].中国新技术新产品，2018（03）：129-130.
[5]王晓军，马雨嘉，王磊，邱志平.飞行器复合材料结构优化设计研究进展[J].中国科学：物理学 力学 天文学，2018，48（01）：26-41.
[关键词]热压罐外固化；预浸料；应用
中图分类号：V261.97 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0121-01
航天飞机的结构用到复合材料，其中使用到两种工艺，一种是热压罐固化工艺，另一种是预浸料。其中热压罐工艺制作的复合材料性能很好，但在制作过程中所用到的成本费用较高，并且高压固化使得材料有破裂的风险，零件的尺寸也受到了较多的限制，不利于大型零件的成型。因此就需要将两种工艺进行结合，产生出新的热压罐外固化预浸料技术。
一、复合材料产生用到的工艺技术
（一）热压罐成型
热压罐成型采用的方式是手工铺叠，根据一定的方法将树脂和增强材料铺到模具中，铺的时候要分开层次。等到了一定的厚度，对它施加压力，增高它的温度，进行固化，然后脱模修整，最终得到所需要的成品。热压罐成型技术对比手糊成型工艺提升了效率，提高了制品的密实度，层与层之间的粘接强度也增加了不少[1]。
（二）预浸料技术
预浸料技术的关键在于节省原料，能在最大程度上降低成本，提高生产的效率。预浸料技术有着自动化部分，目前的热熔法预浸工艺生产的复合材料有着更强的性能，材料能很好的耐湿热，并且可以利用一些低成本的纤维进行替代，使得生产的成本进一步降低。
（三）低温固化
复合材料生产中使用到的低温固化技术能极大的降低生产时的成本，有效的减小能耗，对原材料实现最大限度的节约，避免了在实际生产中产生高额的成本。低温固化技术还能增加构件的精细程度，对尺寸的大小进行合理掌控。适用于制作大型的构件。
（四）树脂传递横塑
树脂传递横塑技术有着许多的优点，它能在低压中进行操作，并且它的生产周期较短，该技术生产出的产品有着很好的表面质量，面临的后加工工序比较少[2]。
二、热压罐外固化预浸料特性
这种新的技术很好的节约了成本，在烘箱内就能实现加热固化，其间的工艺相对容易，只要掌握住温度和真空度。箱子按照零件的属性来设定形状，能实现大零件整体化型。因此这种技术因为其科学性，取得了长足的进步。
航空飞机使用热压罐外固化预浸料技术能很好的控制合板孔隙量，使得它在主力机构件低于百分之一的含量，次承力结构中低于百分之二。热压罐的高压使得其中的挥发性物质溶解，从而实现降低孔隙含量的作用。降低孔隙量是生产复合材料的关键，固化中施加大气压，为了实现承力结构的要求。通过优化预浸料粘性等可以减小孔隙率。
（一）预浸料的形式
单向预浸料存在的形式分为两种，一种是尽可能的浸渍纤维，降低其中的纤维含量。第二种形式是把控浸渍的程度，使得能充分的排气，同时不产生较多的干纤维。第一种形式采用自动铺丝技术，大二中形式用于手工铺层。一些之物形式预浸料，适合部分浸渍。双膜制造的预浸料通过树脂不平衡分布进行排气[3]。
（二）预浸料的黏性
铺层方式的不同对黏性的要求也不一样。一般情况下，低黏性能帮助去掉防粘纸，避免在压头处进入空气等。手工铺层要有一定的黏性，能固定纤维出现滑动。
（三）树脂的活性
在制造大型整合结构件时需要注意到的一个性能是预浸料的外置时间。大型的结构要求有着更长的铺层操作时间，预浸料外置时间超出后会引发孔隙量增多。因此要在树脂的反应活性和外置时间取得平衡。我们要外置时间进行加长以满足一些大型结构的铺层时间，同时也要有提高固化的速率。
（四）树脂的黏度
固化预浸料的流动性要是可以控制的，树脂的黏度范围对热压罐外成型有着决定性作用。树脂要有着较强的流动性能能充分的浸润纤维束，保障树脂黏度不能过小[4]。
三、复合材料在航空航天中的应用状况
随着航空航天技术的飞速发展，航天飞机所用到的复合材料也越来越多，复合材料的生产要求要满足极高的性能和较低的成本。这些先进的复合材料在航天中的运用很广泛。这些复合材料的运用，大大的提高了我国的航空航天能力，促进了航天事业的发展。
我国的先进复合材料如树脂基对战斗机尾翼进行了重新设计，提升了它的载重和安全性。减小了生产过程中的成本，使得战斗机的重量有了很大的减轻。使用液态树脂基材料制备机身剪切梁等。2001年时候，我国的第一件复合材料设计尾翼的飞机诞生，由于复合材料的运用，使得飞机整体的重量减轻了百分之二十四，取得了很大的进步，飞机在气动特性方面也有了很大的改变。在我国的民航方面，现在已经开发专用飞机和直升机，方方面面都对复合材料产生了较大的需求。美国的承包商利用低温固化技术制造了无人机的构件，我国利用碳纤维增加复合材料体系制备了运输机的腹鳍等[5]。
随着复合材料制作工艺的发展，热压罐外固化預浸料的性能越来越优化，既复合了航天飞机所要求的工艺性能又满足了相关的力学特性。热压罐外固化预浸料体系的复合材料正在广泛的应用在飞机的结构之中。近些年来，大量的飞机应用了先进飞复合材料，开展了各方面的性能验证，这对复合材料的发展和前景的开拓有着至关重要的意义。
2009年，复合材料运输机ACCA实现了成功的首次飞行，运输机机身是采用全复合材料，使用的ACG公司的热压罐外固化预浸料的复合材料。2011年，Boeing公司通过对热压罐外固化预浸料的承力结构进行研究，利用了预浸料制出了机翼上蒙皮结构。Aurora Flight Sciences公司利用热压罐外固化预浸料技术成功的为波音无人机制出了11.6m长的翼梁验证件，并且在2011年进行了成功试飞。
四、热压罐外固化预浸料复合材料的发展展望
就目前而言，热压罐外固化预浸料的使用仍然限制在中温环境内。高温使用环氧树脂体系是未来的重要研究课题，将来的预浸料的发展有着很大的前景。其中，环氧和笨并恶嗪等耐高温树脂体系会得到进一步开发和研究，为热压罐外固化预浸料技术的发展提供帮助，能更好的降低成本，进行自动铺放。
综上所述，热压罐外固化预浸料技术占据着强有力的成本优势，同时也具有着相当的可靠性，生产质量较为稳定。在未来的发展中，随着该技术的进一步完善，热压罐外固化预浸料复合材料将会应用更加广泛，为我国的航空航天事业作出突出贡献。
参考文献
[1]王犇.复合材料的应用与展望[J].中国新技术新产品，2018（06）：40-41.
[2].阿科玛联合赫氏研发航空航天业热塑性复合材料解决方案[J].化工新型材料，2018，46（03）：44.
[3]于祺，陈平，陆春，王琦.空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理[J].装备环境工程，2018，15（02）：1-7.
[4]周苑生.先进复合材料在航空航天领域的应用[J].中国新技术新产品，2018（03）：129-130.
[5]王晓军，马雨嘉，王磊，邱志平.飞行器复合材料结构优化设计研究进展[J].中国科学：物理学 力学 天文学，2018，48（01）：26-41.