圖 所示為采用自動鋪帶機制作B787飛機機身

圖 所示為B787機身段整體自動鋪絲成型。

20世紀與21世紀之交，我國國內(nèi)開始研發(fā)自動鋪放。2002年，南京航空航天大學申報的自動鋪放列入國家“863”項目。迄今已取得些許成果，然相比歐美發(fā)達國家仍有不少差距。在諸多復合材料工藝裝備中，自動鋪放設備，尤其是鋪絲設備，技術(shù)難度是最大的。美囯至今不允許自動鋪絲機對我國出口，實則歐洲有幾個國家水平相當高，美國自己也從歐洲購買鋪放設備。

自動鋪帶主要用于機翼蒙皮類小曲率件鋪放。自動鋪帶機主要分為兩類：10軸龍門式自動鋪帶機和專用自動鋪帶機。與一般復合材料自動化成型技術(shù)（拉擠、纏繞、模壓、RTM、編織等）不同，自動鋪帶機不僅要精確控制鋪帶頭運動軌跡，而且要實現(xiàn)鋪帶頭內(nèi)部預浸帶輸送、鋪放和切割等運動，并可對預浸帶質(zhì)量（寬度、夾雜、缺紗等）、預浸帶進給、切割質(zhì)量、成型溫度、成型壓力和鋪帶間隙等技術(shù)指標進行精確控制。故自動鋪帶機不但需要明顯高于其他復合材料自動化設備的加工精度和運行平穩(wěn)，而且需要更強大的控制功能和靈活性（多軸插補、多I/O控制點、多模擬量控制）。

國外自動鋪帶設備供應商有美國 MAG Cincin?nati 公司、Automated Dynamics、西班牙 M.Torres、法國 Forest-line、德國 Dieffenbrcher 等。

國內(nèi)引進MAG的有上海飛機制造有限公司（簡稱“上飛”）、航空工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團有限公司（簡稱“洪都”）；引進 MT 的有哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責任公司（簡稱“哈飛”）、中航沈飛股份有限公司（簡稱“沈飛”）、中航西安飛機工業(yè)集團股份有限公司（簡稱“西飛”）、航空工業(yè)成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司（簡稱“成飛”）、江蘇恒神股份有限公司（簡稱“恒神”）、四川明日宇航工業(yè)有限責任公司（簡稱“明日宇航”）；引進 FL 的有中航復合材料有限責任公司（簡稱“中航復材”）。據(jù)稱目前較為先進的鋪帶機是法國Forest-Line 公司的“大力神”雙頭自動鋪帶機。該機的特點是有兩個機頭進行鋪帶, 一個用繞在線軸上的無緯帶鋪帶, 另一個用預先切割的材料, 可快速進行復雜形狀的鋪疊。

圖 Automated Dynamics自動鋪帶機

圖 哈飛引進之M.Torres自動鋪帶機

圖 美國特拉華大學復合材料中心

2020年引進Mikrosam自動鋪帶機

（2）自動鋪絲設備

鋪絲是美國在 20 世紀 80 年代中后期發(fā)展起來的，國外自動鋪絲技術(shù)均源于美國 90 年代時的技術(shù)，主要用于機身類雙曲率件鋪放。1990 年，第一臺纖維鋪放機由一家航空航天公司生產(chǎn)。第一家在飛機生產(chǎn)上實施自動鋪絲的公司是波音公司。波音公司和大力士公司進行了一項美國政府資助的計劃，為貝爾/波音 V-22 魚鷹飛機的后機身設計鋪絲工藝。

圖 V-22后機身7軸鋪絲成型

圖 采用纖維鋪放制作F/A-8e/F超級大黃蜂戰(zhàn)斗機

機身外殼（美國波音）

鋪絲頭由纖維束供料卷軸、牽絲輔助裝置、剪切刀具、張力控制、照相監(jiān)控以及固化加熱等裝置組合而成。如圖所示自動鋪絲機有七個運動軸，由計算機數(shù)字控制。該機由三個位置軸（托架、傾斜、橫向進給）、三個定位軸（偏航、俯仰、橫搖）和轉(zhuǎn)動工作芯軸的軸組成。當機器在貼合牽引時所有這些軸都是必須的，機器有多達32個可編程雙向電子張力器。

圖 自動鋪絲機

自動鋪絲設備供應商有美國MAG CincinnatiMachines，Inc.、Ingersoll Milling Company、Automat?ed Dynamics、Entec Composite Machine，西 班 牙 M.Torres，法國 Forest-Line、Coriolis，北馬其頓 Mikros?am，德國 BSD 等。就鋪絲機技術(shù)而言：MAG 最早，Ingersoll 開發(fā)機型最多，MT 機械系統(tǒng)最先進，Corio-lis 最有特色，EI 最樸素和實用。

（3）機器人鋪放設備

近年美國推出了專用的機器人鋪放設備（見下圖），用以將預浸織物鋪放在模具上，并修剪邊緣，制作如機翼蒙皮等輕度輪廓形狀的產(chǎn)品。

隨著全球自2022年逐漸放開，全球航空客運業(yè)在2023年開始復蘇，預計2024年全年將加速復蘇，從而使商業(yè)航空旅游業(yè)接近2019年以來的最高水平。而這一復蘇也勢必將增加美國波音、歐洲空客以及整個航空供應鏈的生產(chǎn)壓力。

根據(jù)美國航空航天咨詢公司Teneo 的說法，2022年新冠疫情的政策緩和有助于促進美國客運航空旅行的廣泛復蘇。在英國，相關(guān)政策實施的時間更長，使得航空旅行的復蘇滯后，但也遵循類似的模式。此外，Teneo預測，到2023年底，全球大多數(shù)航空旅行水平將比2019年疫情前低幾個百分點（見下圖）。

圖 全球航空旅行水平

2022年9月，空客公司宣布，由于預計需求將持續(xù)增長，空客已開始逐步提高飛機制造率。具體而言，空客表示其計劃在2022年交付近700架飛機，盡管截至2022年9月，該公司年內(nèi)交付總量僅為437架。按照其生產(chǎn)速度，空客有望在2022年內(nèi)交付近600架飛機，盡管該公司表示將在今年余下時間增加產(chǎn)量以實現(xiàn)目標。

無論情況如何，到2025年，空客公司計劃將產(chǎn)量提高到每年近1000架，這意味著每月產(chǎn)量約有80架。這樣的速度不僅給空客公司帶來了壓力，也給該公司的供應鏈帶來了壓力，包括航空領(lǐng)域用復合材料的供應鏈。

（未完待續(xù)）