樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料，代替鋁合金制造飛機(jī)機(jī)體，已經(jīng)成為衡量飛機(jī)先進(jìn)與否的重要標(biāo)志之一。樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料按基材樹(shù)脂，可分為兩大類：

    熱固性碳纖維復(fù)合材料；

    熱塑性碳纖維復(fù)合材料。

    無(wú)論哪種材料，在制造機(jī)體的過(guò)程中，均要生產(chǎn)邊角、余料。下圖展示波音787機(jī)頭段，制造過(guò)程中要切割出門、窗開(kāi)口。切割下來(lái)的材料，成為邊角、余料。

    波音787機(jī)頭段蒙皮鋪放完成，準(zhǔn)備進(jìn)入熱壓罐固化

    門、窗開(kāi)口切割后的機(jī)頭段

    熱固性碳纖維復(fù)合材料，回收較困難。早些年采取集中填埋處理。隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的提高，2004年大多數(shù)歐盟成員國(guó)通過(guò)了禁止垃圾填埋處理復(fù)合材料的法律。此外，由于有毒副產(chǎn)品的潛在釋放，焚燒塑料是不可行的。2000年9月18日，歐盟議會(huì)于2000年發(fā)布并于2003年11月被歐盟成員國(guó)采納的歐盟報(bào)廢汽車（EEEV）指令要求，2015年1月之后制造的每輛汽車的95%必須重新使用或回收。

    目前從熱固性碳纖維復(fù)合材料中除去樹(shù)脂的商業(yè)方法是熱解（熱處理）和溶劑分解（化學(xué)處理）。對(duì)于熱塑性碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)中造成成的邊角余料、廢料，以及日后報(bào)廢的飛機(jī)機(jī)體，只要加熱到樹(shù)脂熔化，就可以分解出碳纖維和樹(shù)脂。此過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作，而且對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染。

    “ 新320 ”下半機(jī)身試驗(yàn)件，長(zhǎng)度8米、直徑4米。其上設(shè)計(jì)有13個(gè)框、36根長(zhǎng)桁，馬鞍形連接件500個(gè)，各種系統(tǒng)支架、卡箍共270個(gè)。

    馬鞍形連接件、系統(tǒng)支架、卡箍，均由回收處理后的熱塑性復(fù)合材料邊角余料制造。制造工藝采用注塑、模塑或3D打印。8米上半機(jī)身試驗(yàn)件，至少得用400個(gè)馬鞍形連接件，。

    “ 新320”整個(gè)機(jī)身長(zhǎng)有30多米。如此眾多的馬鞍形連接件、系統(tǒng)支架、卡箍，用回收料制造，既環(huán)保又降低飛機(jī)制造成本。

    編后感言：

    根據(jù)現(xiàn)收集到“ 新320”使用熱塑性碳纖維復(fù)合材料的資料，通過(guò)幾篇短文已經(jīng)做了詳細(xì)報(bào)道。目前研發(fā)工作還在進(jìn)行中。下面羅列一些關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目，希望共通關(guān)注。

    1.適應(yīng)熱塑性碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（機(jī)身設(shè)計(jì)分離面、連接零件、承受集中載荷零件、與系統(tǒng)件集成設(shè)計(jì)。機(jī)翼結(jié)構(gòu)至今還蒙著一層面紗）；

    2.制造工藝：

    a.焊接工藝和焊接設(shè)備。特別是焊接設(shè)備的可達(dá)性和焊接速度及隨機(jī)檢測(cè)；

    b. 工裝、模具。制造零件的RTM模具和蒙皮類鋪放模具，均得承受400°C左右的高溫。裝配工裝采用“Jig-Less”、“Adaptive assembly ”。過(guò)程中無(wú)損檢測(cè)工藝和設(shè)備。

    上述過(guò)程均需自動(dòng)化。

    3.熱塑性碳纖維復(fù)合材料。目前在試驗(yàn)件的制造中，使用三種熱塑性碳纖維復(fù)合材料：

    CF/ PPS、CF/PEEK、CF/PEKK。這三種碳纖維復(fù)合材料還沒(méi)有注冊(cè)商標(biāo)的市場(chǎng)化產(chǎn)品。碳纖維與樹(shù)脂的配合還在探索中，如碳纖維表面是否上漿，還無(wú)定論。

    目前國(guó)際上能夠商品化生產(chǎn)PEEK、PEKK的廠家屈指可數(shù)。各個(gè)廠家生產(chǎn)的PEEK、PEKK性能有差異，它再和不同廠家、不同強(qiáng)度性能的碳纖維配合，得到的復(fù)合材料，性能也完全不同。

    用于民機(jī)的熱塑性碳纖維復(fù)合材料的現(xiàn)狀，正是我們參與的大好時(shí)機(jī)！