复合材料整体成型关键技术现状分析研究

作者：聂鑫

来源：《科技创新导报》2011年第34期

摘要：复合材料具有减轻结构重量，适合整体成型，提升结构安全性，降低生产成本等诸多优势，目前复合材料已经成为航空工业的研究热点，未来航空市场的竞争，很大一部分也是先进复合材料应用的竞争，目前在这块市场上，我国的基础实力较为薄弱，而发达国家对于先进的复合材料技术对我国高度保密，因此充分利用专利信息，研究复合材料整体成型技术的发展现状具有非常重要的意义。本文从专利的角度对航空复合材料整体成型技术的应用进行了分析，并从几个关键技术点上进行重点专利分析，以期能给复合材料的研发应用提供指导。

关键词：复合材料自动铺放液态成型热压罐真空袋挤压成型

中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2011)12(a)-0000-00

复合材料整体成型技术正广泛的应用在航空航天及其他技术领域，由于复合材料的整体成型具有降低制造成本，减轻结构重量，提升航天器的经济环保性等诸多优点。飞机上的复合材料使用量已经成为衡量其先进性的重要标准[1]。

飞机设计领域向来有为减轻每1g重量而奋斗的原则，因此发展复合材料成型技术的符合民机技术发展的趋势，也反映了目前低碳节能，绿色环保的飞机设计理念的要求。

目前如空客公司的A350，波音公司的B787的复合材料的用量已经达到了50%。当前各国都将先进复合材料制造技术作为研发重点，而从“产品未动，专利先行”的角度出发，大量复合材料技术都可以在专利文献中找到，因此积极利用专利信息开展现状分析，挖掘具有借鉴价值的专利具有十分积极的意义。

1复材整体成型技术发展概况

现代先进复合材料起源于20世纪60年代，70年代复合材料开始应用在飞机结构上，复合材料的加入对飞机结构轻质化、模块化起着中重要的作用。近年来先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大，已经成为铝，钢、钛之外的第四大航空结构材料[2]。复合材料整体成型技术经过了几个阶段的发展，已经逐渐从次承力件过度到主承力件，波音空客两大民机巨头在民机市场竞争

日趋激烈，在复合材料方面也不断抢占技术制高点，推出的机型中无一不把提高复合材料用量作为经济性，先进性的象征性指标。从专利领域来看，近几年两大航空企业的复合材料相关专利的申请量也在不断剧增，波音公司凭借其一直以来在复合材料应用领域的雄厚基础，申请了大量极具技术价值的基础专利，同时针对这些基础专利不断进行改进形成新的专利申请。空客公司作为后起竞争者凭借欧洲航空工业在复材领域的雄厚基础，不断进行大胆创新，在该

领域申请的大量的专利也大有后来居上的态势。可见现代民机企业都在不遗余力的提升复合材料的研发力度。

当前复合材料的成型技术主要包括真空袋-热压罐成型技术，自动铺放技术(AFP/ATL)，液态成型技术（LCM、RTM/RFI），及拉挤成型技术(Pultrusion)、层合板成型技术等。

分类号分类解释

B32 层状产品（夹层复合材料如ARALL GLARE，及其他金属复合材料等）

B29 B29B 成型材料的准备或预处理；制作颗粒或预型件；塑料或包含塑料的废料的其他成分的回收

B29C 塑料的成型或连接；塑性状态物质的一般成型；已成型产品的后处理，如修整

B29K 与小类B29B、B29C或B29D联合使用的、涉及成型材料或涉及用于增强材料、填料或预型件。

B64 B64飞行器；航空；宇宙航行

G01N 借助于测定材料的化学或物理性质来测试分析材料

表格1 主要IPC号及相关分类解释

本文所分析的专利均以德温特数据库作为检索源，关键词取复合材料+树脂+预浸料+层压板+纤维，并在德文特改写的实用性字段设置为飞机，加上专利所在的IPC分类号，分类号如表格1所示，年代从1960年开始，共检索出专利11160篇，去除同族专利之后还剩下3656篇。所有的专利分析将是针对这3656条专利进行。

2 专利申请态势分析

对所检索到的专利文献进行国别统计如下：

图1 国家分布表格

从图1可以看出美国拥有的专利文献数量最多，其次为日本和欧洲。可见美，日，欧三个地区是复合材料技术的主要产出地，研发较为活跃。虽然我国近年来也已经开展了航空复合材料的技术研究开发，申请了一些专利，但是相比世界发达国家，无论是专利的申请数量，还是专利的技术价值上仍然有较大的差距。

为了对专利的申请人进行分析，对专利申请人进行统计作表如下：