近年来，复合材料在航空航天、交通运输等领域的应用优势日渐明显。环境控制系统作为飞机不可或缺的一部分，除了给飞行人员和乘客提供舒适安全的环境外，更重要的是能够为飞机上的仪器和仪表提供优越的环境，保证仪器仪表精确有效的工作。在直升机环控弯管中使用先进复合材料使结构部件变得更轻、更耐用，特别是大型整体结构部件，减少了大量的零部件连接和装配工作，降低了过程成本。

　　本文围绕典型直升机环控弯管为研究对象，按照GJB2895-1997《碳纤维复合材料层合板和层合件通用规范》完成碳纤维复合材料制造过程所有工艺及检测试验。S型环控弯管零件的结构特点是方形弯管，薄壁而且带有翻边，这种S型环控弯管零件如果采用阳模成型，则是模具脱模困难，无法脱模；如果采用阴模成型，则手工铺层无法进行。气袋成型法和膨胀成型法都可以用于生产空腹、薄壁高性能复合材料制品。

　　传统的气袋成型工艺是将气袋与已铺好的预浸料一同放入模具内，利用热空气气压将预浸料贴紧模具再固化成型得到成品，这种成型方法在成型时气袋对内壁的压力会不均衡，气袋容易破裂导致产品出现缺陷。本试验采用的是改进的气袋成型结合膨胀成型工艺，制造过程中选用具有阻燃特性的碳纤维预浸料，采用充气芯模和一对钢制阴模成型，完成复杂结构环控弯管的工艺研究过程，获得符合技术要求的试验件。

　　膨胀成型法是用于生产空腹、薄壁高性能复合材料制品的一种工艺。其工作原理是采用不同膨胀系数的模具材料，利用其体积膨胀不同产生的挤压力，对制品施工压力。膨胀工艺中，根据制件的结构特点，必须设计阴模和芯模两套模具。成型S型环控弯管零件的模具采用了一种独创的成型增强复合材料产品的模具结构。

　　本试验阳模采用充气袋作为芯模，为了确保S型环控弯管内壳壁厚和重量符合图纸要求，S型环控弯管内壳不会产生气泡、富胶、贫胶、分层、空隙、扁塌和皱褶等缺陷，成形后内壳能够顺利地成型和脱模，芯模的尺寸必须合适。充气芯模外形为复合材料制件的内腔体形状，尺寸比制件设计的值减少一定的量。

　　阴模采用一对金属材料对模，该模具用于回风口零件的干法铺贴-真空袋成型，成形后的回风口制品应符合图纸的公差要求。模具内腔尺寸为碳纤维复合材料制件S型环控弯管的设计外形尺寸。S型环控弯管零件采用阴模的模具结构为框架式模具，分为上、下模两部分，上、下模组合符合加工精度。合模后需要用C形夹进行固定处理。

　　本试验固化工艺是将合模后的装置加压调整后置于烘箱中缓慢升温至125℃保温2h。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的变形差异，使制品在热压下固化。

　　经过反复试验，最优化工艺方案所得S型环控弯管外观表面光顺、清洁、无固化不良、浸渍不良、毛刺、裂纹等缺陷；法兰边缘整齐、无分层；厚度符合图纸要求，无目视可见气泡夹杂，按图纸要求对产品进行称重检测，质量是180g，符合不超过200g要求。按图纸要求对S型环控弯管进行整体尺寸检验，尺寸公差符合要求。用存水的方法检验S型环控弯管密封性，将S型环控弯管竖直放置，法兰面采用密封胶粘接平板上，将S型环控弯管灌满水，水位离口部20mm距离静置30min后，经检查没有漏水、渗水现象。

　　阅读延伸：《T700碳纤维管的强度特性试验研究》