NASA蘭利研究中心的HiCAM項(xiàng)目經(jīng)理表示，作為美國宇航局的最新項(xiàng)目之一，HiCAM項(xiàng)目計(jì)劃將復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于下一代飛機(jī)，需要?jiǎng)?chuàng)建經(jīng)濟(jì)快速型飛機(jī)生產(chǎn)設(shè)施。

在未來20年內(nèi)，全球商業(yè)航空機(jī)隊(duì)將需要約4萬架新型飛機(jī)，以滿足日益增長的航空旅行需求，同時(shí)更換機(jī)齡較長的老舊客機(jī)，而這些飛機(jī)中的大部分將用于單通道飛機(jī)市場運(yùn)營。

目前，像波音737客機(jī)這樣由金屬結(jié)構(gòu)制成的單通道客機(jī)的生產(chǎn)率約為每月60架，而相比金屬材料飛機(jī)的生產(chǎn)率，像空客A220客機(jī)或更大型波音787客機(jī)這樣由復(fù)合材料制成的客機(jī)生產(chǎn)率每月不超過14架。

HiCAM項(xiàng)目的目標(biāo)是加速這一生產(chǎn)過程，以達(dá)到使用復(fù)合材料每月80架機(jī)的生產(chǎn)率。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員正在研究哪些復(fù)合材料和制造方法可以加速到如此高的生產(chǎn)率，以更快速度制造出更多的大型飛機(jī)部件，比如機(jī)置和機(jī)身。這些部件可以由塑料、石墨和陶瓷等定制混合材料制成，可以顯著降低復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的成本，大幅降低飛機(jī)的重量，達(dá)到節(jié)油目標(biāo)。

NASA表示，生產(chǎn)率受到制造零件、組裝零件以制造大型飛機(jī)部件以及檢查質(zhì)量結(jié)果所需時(shí)間的限制。目前大多數(shù)由復(fù)合材料制成的飛機(jī)部件都是熱固性材料，其制造過程是不可逆的。制成每個(gè)零件的復(fù)合材料通過熱壓罐的高溫高壓進(jìn)行固化而最終變?yōu)楣腆w。

整個(gè)過程是一個(gè)漫長的過程，長達(dá)8小時(shí)。要想縮短時(shí)長，就要研究哪些復(fù)合材料在熱壓罐中固化最快，哪些材料可以在不使用熱壓罐的情況下固化，以及是否有其他復(fù)合材料可以用于制造等。

HiCAM項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)目前還在與先進(jìn)復(fù)合材料聯(lián)盟的行業(yè)合作伙伴合作，開發(fā)高速復(fù)合材料制造工藝。這些行業(yè)合作伙伴包括飛機(jī)制造商、設(shè)備和軟件開發(fā)商以及材料供應(yīng)商。雖然HiCAM項(xiàng)目的重點(diǎn)是運(yùn)輸機(jī)，但在其他方面也具有很高的應(yīng)用潛力，包括用于先進(jìn)空運(yùn)的小型飛機(jī)結(jié)構(gòu)。

東麗復(fù)合材料美國公司（Toray Composite Materials America Inc， TCMA）是TORAYCA™ 碳纖維和航空級(jí)熱固性預(yù)浸料的制造商，參與了該項(xiàng)目現(xiàn)階段的三個(gè)部分任務(wù)，主要是負(fù)責(zé)供應(yīng)TORAYCA™ 碳纖維和下一代熱固性預(yù)浸料。

此外，TCMA還為材料在自動(dòng)纖維鋪放（automated fiber placement，AFP）工藝開發(fā)、快速固化和機(jī)翼/機(jī)身結(jié)構(gòu)樹脂灌注中的使用提供工藝指導(dǎo)。熱固性預(yù)浸料利用中模量碳纖維（IM+）和增韌環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，提供結(jié)構(gòu)性能、低樹脂含量和嚴(yán)格的物理性能制造公差。

TCMA航空航天業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān) Jeff Cross 表示：“我們很自豪能夠參與ACC在降低成本、提高性能、提高單通道商用飛機(jī)的交付率等方面所做出的的努力，從而保持美國在飛機(jī)制造方面的競爭優(yōu)勢。”。

東麗先進(jìn)復(fù)合材料公司（Toray Advanced Composites，TAC）是一家生產(chǎn)多種熱固性和熱塑性復(fù)合材料技術(shù)的制造商，直接參與了該項(xiàng)目的四個(gè)附加部分，提供了一系列Cetex®熱塑性UD預(yù)浸帶和其他材料投入。

這些材料包括了標(biāo)準(zhǔn)模量和中間模量的TORAYCA®碳纖維增強(qiáng)的最先進(jìn)結(jié)構(gòu)熱塑性復(fù)合材料，并被用于創(chuàng)新的零件制造和組裝工藝。TAC技術(shù)副總裁Steve Stop表示：“東麗很榮幸能夠支持這項(xiàng)整體材料和工藝技術(shù)計(jì)劃，從而幫助美國航空航天制造業(yè)實(shí)現(xiàn)前所未有的4-6倍生產(chǎn)率增長。”