NASA启动高速复合材料飞机制造项目 采用东丽碳纤维和航空级热固性预浸料

NASA兰利研究中心的HiCAM项目经理表示，作为美国宇航局的最新项目之一，HiCAM项目计划将复合材料广泛应用于下一代飞机，需要创建经济快速型飞机生产设施。

在未来20年内，全球商业航空机队将需要约4万架新型飞机，以满足日益增长的航空旅行需求，同时更换机龄较长的老旧客机，而这些飞机中的大部分将用于单通道飞机市场运营。

目前，像波音737客机这样由金属结构制成的单通道客机的生产率约为每月60架，而相比金属材料飞机的生产率，像空客A220客机或更大型波音787客机这样由复合材料制成的客机生产率每月不超过14架。

HiCAM项目的目标是加速这一生产过程，以达到使用复合材料每月80架机的生产率。为了实现这一目标，研究人员正在研究哪些复合材料和制造方法可以加速到如此高的生产率，以更快速度制造出更多的大型飞机部件，比如机置和机身。这些部件可以由塑料、石墨和陶瓷等定制混合材料制成，可以显著降低复合材料结构的成本，大幅降低飞机的重量，达到节油目标。

NASA表示，生产率受到制造零件、组装零件以制造大型飞机部件以及检查质量结果所需时间的限制。目前大多数由复合材料制成的飞机部件都是热固性材料，其制造过程是不可逆的。制成每个零件的复合材料通过热压罐的高温高压进行固化而最终变为固体。

整个过程是一个漫长的过程，长达8小时。要想缩短时长，就要研究哪些复合材料在热压罐中固化最快，哪些材料可以在不使用热压罐的情况下固化，以及是否有其他复合材料可以用于制造等。

HiCAM项目团队目前还在与先进复合材料联盟的行业合作伙伴合作，开发高速复合材料制造工艺。这些行业合作伙伴包括飞机制造商、设备和软件开发商以及材料供应商。虽然HiCAM项目的重点是运输机，但在其他方面也具有很高的应用潜力，包括用于先进空运的小型飞机结构。

东丽复合材料美国公司（Toray Composite Materials America Inc， TCMA）是TORAYCA™ 碳纤维和航空级热固性预浸料的制造商，参与了该项目现阶段的三个部分任务，主要是负责供应TORAYCA™ 碳纤维和下一代热固性预浸料。

此外，TCMA还为材料在自动纤维铺放（automated fiber placement，AFP）工艺开发、快速固化和机翼/机身结构树脂灌注中的使用提供工艺指导。热固性预浸料利用中模量碳纤维（IM+）和增韧环氧树脂系统，提供结构性能、低树脂含量和严格的物理性能制造公差。

TCMA航空航天业务发展总监 Jeff Cross 表示：“我们很自豪能够参与ACC在降低成本、提高性能、提高单通道商用飞机的交付率等方面所做出的的努力，从而保持美国在飞机制造方面的竞争优势。”。

东丽先进复合材料公司（Toray Advanced Composites，TAC）是一家生产多种热固性和热塑性复合材料技术的制造商，直接参与了该项目的四个附加部分，提供了一系列Cetex®热塑性UD预浸带和其他材料投入。

这些材料包括了标准模量和中间模量的TORAYCA®碳纤维增强的最先进结构热塑性复合材料，并被用于创新的零件制造和组装工艺。TAC技术副总裁Steve Stop表示：“东丽很荣幸能够支持这项整体材料和工艺技术计划，从而帮助美国航空航天制造业实现前所未有的4-6倍生产率增长。”