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Bjorn 的角落：飞机结构，第 17 部分：自动干纤维注入
非订阅者免费 作者：Bjorn Fehrm，2026 年 9 月 4 日，©。 Leeham 新闻：上周，我们研究了为什么如果您想避免缓慢且昂贵的高压灭菌器，生产复合材料的首选方法是干纤维灌注...阅读更多博文 Bjorn’s Corner：飞机结构，第 17 部分：自动干纤维灌注首先出现在 Leeham 新闻与分析上。
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作者：比约恩·费姆
2026 年 9 月 4 日，©。 Leeham News：上周，我们研究了为什么生产复合材料的首选方法是干纤维灌注，如果您想避免缓慢且昂贵的高压釜固化并用烤箱固化代替（图 1）。铺设的干纤维不像预浸料那样具有封闭性环氧树脂，这降低了铺层中滞留空气的风险。将袋装叠层保持在 1 巴真空下进行烘箱固化，可生产出空隙率小于 1% 的复合材料。
虽然固化方法很明确，但获得干纤维铺层以在树脂注入过程中保持先进的 3D 形状并实现自动化的方法有几种可能的解决方案。
图 4. 用于固化复合材料的烤箱，带有滚入、滚出端口。资料来源：红外加热技术。
自动干纤维铺设
对于干纤维灌注，我们在固化前有一个适合非高压釜 (OOA) 固化工艺的前期阶段。干纤维灌注和 OOA 固化的挑战是为比平面层压板更复杂的零件开发有效的自动化干纤维铺层工艺。业界将这些更复杂的叠层预成型件称为“预成型件”。它们具有最终固化复合材料的形式，但尚未注入环氧树脂或固化。
我们在第 13 部分中描述的平面部件的手动织物铺层是一种可以进一步自动化的方法。 A220 翼盒盖的织物片的切割是使用 NC 切割机自动进行的，但拾取和放置是手动的（图 2）。
图 2. 手动展开 A220 翼盒盖的切割织物层。资料来源：空中客车公司
切割后的织物层可以使用抽吸方法拾取并放置在机翼盖模具上，但由于当前用于稍后获取和展开层的卷起和存储系统变得更加快捷，因此物流变得更加复杂。
切割织物并将其放置在铺层上的工艺链成为一个实时耦合过程，改变了生产流程。数控切割现在成为了一个瓶颈，因为将切割好的织物放在模具上的速度要快得多。这可能意味着投资多个数控切割系统以及广域拾放系统。
拾放系统可以像图 3 中的系统一样存储切割后的织物，但这需要非常大的存储堆栈或将层分成多个织物部分。
图 3. 使用吸力框架拾取织物的拾放系统。然后可以将框架折叠起来并存储在框架堆栈中。来源：空降兵
处理切割的织物层并将其放置在模具上的技术常见于纺织行业。一旦织物层被放置在模具叠层上，就可以机械地夹紧它们来固定它们，或者可以使用叠层缝合技术。
NASA 和波音公司开展了一个名为 PRSEUS 的联合项目，该项目将干纤维织物和缝合结合起来，生产出可以一次性注入和固化的复杂结构（图 4）。缝线可以使用碳纤维或在叠层固化过程中溶解到环氧树脂中的热塑性线。
图 4. 在树脂灌注之前将 PRSEUS 机身蒙皮/纵梁/框架预制件缝合在一起。资料来源：美国宇航局。
对于较小的零件，例如 CFM LEAP 风扇叶片，可以使用纺织成型技术组装预成型件，将其放置在封闭的模具中，然后进行灌注。通过电加热模具来固化环氧树脂（图 5）。
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图 5. CFM LEAP 风扇叶片模具，模具中装有干纤维预制件，然后关闭模具并开始灌注和固化。资料来源：赛峰。