（2）液體成形工藝

液體成形工藝的特點(diǎn)是用液體樹脂以不同的方式注入干纖維然后成形，它可以節(jié)省大量的纖維預(yù)浸、運(yùn)輸、保管費(fèi)用，一般能耗也較低，一般來說也無須使用熱壓罐，是一種低成本工藝。液體成形工藝主要有樹脂轉(zhuǎn)移模塑（RTM），以及派生出來的樹脂浸漬（RFI）、真空輔助樹脂轉(zhuǎn)移模塑（VARTM）、波音擁有的可控大氣壓力樹脂浸漬（CAPRI）、空客擁有的真空輔助工藝（VAP）等若干種工藝。

隨著美國國防部的采辦項(xiàng)目逐漸向多品種小批量轉(zhuǎn)變，要求在有限時(shí)間和成本限制下完成制造，諾格在斯普利特航空系統(tǒng)公司的支持下進(jìn)行了低成本復(fù)合材料飛機(jī)的嘗試 。在國防部ManTech計(jì)劃的快速機(jī)體生產(chǎn)集成驗(yàn)證（RAPID）項(xiàng)目資助下，諾格完成了一個(gè)復(fù)雜膠接中機(jī)身結(jié)構(gòu)的裝配。項(xiàng)目持續(xù)18個(gè)月，涉及對(duì)X-47B無人作戰(zhàn)飛機(jī)（UCAV）中機(jī)身段重新進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、制造和裝配，這是復(fù)合材料機(jī)體結(jié)構(gòu)中最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)部分。這個(gè)膠接結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性從以下方面體現(xiàn)出來，一個(gè)集成的進(jìn)氣道、非常高載荷的外形和前起落架金屬隔框。

在復(fù)合材料經(jīng)濟(jì)可承受計(jì)劃（CAI）的成果支持下，RAPID項(xiàng)目驗(yàn)證了低成本地制造和裝配機(jī)體的方法。這個(gè)創(chuàng)新的“更快、更好、更便宜”的制造方法，結(jié)合非熱壓罐固化復(fù)合材料、3D編織預(yù)形件、膠接以及其他廣泛使用的技術(shù)，使得復(fù)合材料機(jī)體制造或裝配都只使用了極少的工裝，比常規(guī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)節(jié)省很多。一次性工裝成本初步估計(jì)減少超過50%，重復(fù)性裝配成本減少15%。這還沒有計(jì)算取消掉數(shù)千氣流緊固件的費(fèi)用。這個(gè)概念還非常“方便更改”，使得在設(shè)計(jì)周期中很晚再進(jìn)行修改成為可能，不再非常昂貴且對(duì)項(xiàng)目造成的破壞降低。如果成功轉(zhuǎn)移到未來的項(xiàng)目中，大型無人機(jī)制造中昂貴的裝配夾具、熱壓罐以及傳統(tǒng)復(fù)合材料固化工裝的絕大部分可能都會(huì)成為歷史。

（3）增材制造工藝

革命性的增材制造工藝注定會(huì)在無人機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制造中大放異彩。洛馬P-175“臭鼬”無人機(jī)研制中，復(fù)合材料零件的增材制造是一個(gè)亮點(diǎn)，即讓碳納米管和基體粉末在輸送過程中由激光燒結(jié)成型，而全機(jī)僅200個(gè)主要的復(fù)合材料零件，從項(xiàng)目啟動(dòng)到首飛，僅用了18個(gè)月的時(shí)間。橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室正與洛馬合作開發(fā)低成本的熔融沉積成形（FDM）機(jī)床，實(shí)現(xiàn)大型無人機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)（18～30米）的增材制造。AFRL也在支持無人機(jī)保形柵格結(jié)構(gòu)和蜂窩材料的選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）工藝開發(fā)，以及基于增材制造的無人機(jī)系統(tǒng)（集成傳感器結(jié)構(gòu)、推進(jìn)裝置和系統(tǒng)）集成。NASA格倫研究中心、蘭利研究中心和霍尼韋爾等正在進(jìn)行“以增材制造實(shí)現(xiàn)非金屬燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)”的項(xiàng)目，除了采用FDM工藝制造進(jìn)氣道導(dǎo)流葉片、消聲蜂窩襯墊等樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件外，2014年工作的一個(gè)亮點(diǎn)就是采用噴射黏結(jié)劑工藝制造高壓渦輪噴嘴等碳化硅陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件。

低成本制造工裝

復(fù)合材料制造工裝在航空制造中往往默默無聞，然而復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量以及制造成本卻與其密切相關(guān)，因此實(shí)際上工裝扮演了幕后英雄的角色。理想的復(fù)合材料制造工裝特點(diǎn)應(yīng)該是高精度、高剛度、便于使用，抗高壓、無滲漏，不損壞零件，尤其重要的兩點(diǎn)是工裝材料與零件材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）匹配以及成本低廉。通用的工裝材料主要有鋁、鋼、殷鋼、環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料、雙馬樹脂（BMI）基復(fù)合材料和石墨或碳纖維復(fù)合材料，其中殷鋼和復(fù)合材料本身因其較低的CTE，非常適合航空結(jié)構(gòu)件制造，但其制造成本和固化能耗往往不夠理想。目前在航空復(fù)合材料制造領(lǐng)域，針對(duì)熱壓罐固化和OOA固化，國外發(fā)展出了多種新工裝材料和新工裝技術(shù)，以改進(jìn)工藝、減少時(shí)間、降低能耗、節(jié)約成本，這些技術(shù)都可以用于并且部分已經(jīng)用于無人機(jī)的制造中。

美國試金石實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種電加熱工裝（EHT），一種用于OOA工藝的自加熱泡沫（CFOAM）。CFOAM產(chǎn)自粉末瀝青煤，經(jīng)由壓入敞口模，在高溫下處理并在熱壓罐中加壓，泡沫板粘結(jié)在一起形成近無余量薄坯板料，加工成想要的外形。工裝表面由HexTOOL材料這樣的復(fù)合材料成形。EHT工裝擁有不變的橫截面以及工裝表面之下的電阻加熱泡沫加熱元件。石墨電極與元件相連以提供電力，元件本身與工裝剩余部分電絕緣。這樣，電阻加熱就只發(fā)生在工裝表面之下，使其更節(jié)能，而且里面的泡沫基體由于與表面隔熱，也不會(huì)被加熱，減少了熱損耗。工裝表面使用的碳纖維比碳泡沫導(dǎo)電性強(qiáng)，如果纖維和泡沫接觸，短路將造成不均勻加熱，通過加熱元件的電絕緣，可以實(shí)現(xiàn)工裝表面的一致性加熱。試驗(yàn)結(jié)果表明，無論對(duì)于平滑的還是復(fù)雜的工裝外形，該工裝的機(jī)械屬性都與標(biāo)準(zhǔn)的熱壓罐固化工裝相當(dāng)。