四、未来，预浸料加工工艺还将进一步优化

东丽公司在此次公告末尾中表示：“航空航天工业是东丽最为看重的市场之一，在资源投入方面享有优先和便利。未来，东丽公司将进一步开发新一代碳纤维预浸料的加工工艺，加大制品研发力度，力求满足航空航天工业的市场需求。”从新产品研制成功到最终批量生产并实现工业化应用，还需要经历工艺的改进，在保持产品性能的前提下，进一步降低成本，提高制造效率。从东丽的公告中我们可以看到，随着航空航天领域对预浸料制品需求的不断提升，如何进一步优化预浸料加工工艺已成为产品未来工业化应用的关键，同时，工艺问题也可能成为制约预浸料进一步发展的瓶颈。

图4 英国GKN公司使用微波固化，使OOA固化周期缩短了80％（缩至90分钟）。由于只加热复合材料，微波炉比热压罐更具效率，它不仅缩短了加热和冷却的时间，还降低了能耗（英国GKN公司图片）

随着碳纤维行业的发展，碳纤维预浸料工艺逐渐呈现了由传统热压罐工艺向非热压罐工艺（OOA，Out of Autoclave）的转变的趋势。这种脱离热压罐的预浸料工艺，主要采用真空袋压和热炉固化，在航空航天用复合材料结构件，特别是主结构件制造领域，相对于传统热压罐预浸料工艺更加灵活，成型更快，最重要的是具有低成本的经济优势。这种工艺在一些次级结构件中（襟翼、整流罩）已经实现了应用。美国空军认为，非热压罐预浸料工艺对实现快速且低成本制造至关重要，这也符合美国国防部打造未来军事平台的需求。而在商用飞机领域，非热压罐预浸料工艺的应用，将帮助原始设备制造商实现生产灵活性、摆脱尺寸以及模块化的工作流程的限制。

图5 2006年美空军部长下达任务开发一架验证型军用运输机，美国防部要求只用不超过5000万美元的经费和18个月的时间来完成。洛马公司用一架多尼尔328飞机参加了美空军研究实验室（AFRL）的竞争招标。该飞机增加了一个全复合材料、18米长的机身，它分8块制造，采用英国先进复合材料集团（ACG）提供的MTM-45预浸料经过OOA固化制成（美国洛马公司图片）

尽管非热压罐预浸料工艺拥有诸多好处，它目前依然有很多问题需要解决。其中比较严重的一个问题就是需要进一步降低该工艺产出预浸料的孔隙率，提高产品质量，这也是制约该工艺应用于航空航天主结构件的主要问题。此外，由于采用这种新型工艺生产的预浸料属于全新的材料，缺乏原始数据积累，必须建立完整的A-基值、B-基值和S值等设计许用值完整数据库，并通过相关机构的认证，这需要时间和金钱来完成。目前，材料和制造业普遍认为，非热压罐预浸料工艺可以为缩短复合材料生产周期，降低生产成本做出显著的贡献，而其成型质量与热压罐固化成型的产品质量之间的差距正在缩小。可以预见，未来几年，世界各国将在非热压罐工艺的研究上持续发力，为新一代高性能预浸料产品的大规模工业化应用铺平道路。

（中国航空工业发展研究中心 陈济桁）

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