在航空制造领域，翼盒作为飞机主承力结构的核心部件，其制造工艺直接决定了飞行器的性能与可靠性。本文聚焦于支线飞机翼盒结构的先进制造体系，系统阐述从预浸料铺层到热压罐成型的工艺集成方案，揭示关键技术环节与质量管控要点。
一、预浸料选择与铺层设计
预浸料作为复合材料制造的基础，其性能直接决定了翼盒的力学特性。主流方案采用碳纤维增强环氧树脂预浸料体系，碳纤维轴向强度超过5GPa，密度仅1.76g/cm³，配合环氧树脂基体可实现60%-70%的高纤维体积分数。预浸料需在-18℃低温储存，使用前需解冻至室温并静置8-12小时，以避免冷凝水污染。
铺层设计需严格遵循力学方向要求：0°层作为主受力方向，±45°层承担剪切载荷。复杂曲面区域需采用自动化铺带（ATL）或铺丝（AFP）技术，通过实时张力监控确保纤维束均匀分布。为防止边缘效应，铺层余量控制在10-15mm，复杂曲面预留5%余量。某机型翼盒蒙皮铺层方案中，0°层占比达60%，±45°层各占20%，通过梯度铺层设计实现载荷的均衡传递。
二、热压罐成型工艺集成
热压罐成型通过温度-压力-时间三参数协同控制，实现预浸料的高精度固化。典型固化曲线分为三阶段：120℃保温2小时完成树脂凝胶化，180℃后固化1小时提升交联密度，全程升温速率严格控制在2℃/min以内。压力施加需精确匹配树脂凝胶点，通常在0.3-0.7MPa范围内压实纤维并排出挥发分。
模具设计是成型质量的关键。单面模具需具备高刚度与热稳定性，表面粗糙度Ra≤0.8μm，型面精度±0.1mm。真空袋系统采用透气毡+隔离膜+真空袋膜的组合结构，边缘加装挡胶条防止树脂流失。某案例中，通过优化真空袋密封工艺，将孔隙率从1.2%降至0.3%，层间剪切强度提升25%。
三、工艺集成与质量控制
集成制造的核心在于共固化技术的应用。通过将蒙皮、长桁、肋板等部件预组装后整体进罐，可减少连接件数量并提升结构效率。某翼盒结构采用“π”形接头共固化方案，将上蒙皮、下蒙皮与腹板通过胶膜连接，固化后接头强度达到母材的90%以上。
质量控制贯穿全流程：铺层阶段采用激光投影系统实时监测纤维方向偏差；固化过程通过介电传感器（DEA）监测树脂固化度，动态调整压力参数；后处理阶段采用超声C扫描检测内部缺陷，孔隙率要求≤0.5%。某项目通过引入数字孪生技术，将废品率从8%降至2.3%，生产效率提升40%。
四、技术挑战与发展方向
当前工艺仍面临设备成本高、生产周期长等挑战。热压罐单次固化成本占制件总成本的35%-40%，且大型构件需分块制造后二次胶接。未来发展方向包括：1）开发低成本VARI工艺替代热压罐；2）推广热塑性复合材料自动铺丝技术；3）应用AI算法优化固化周期。某研究机构已成功将VARI工艺应用于翼盒次承力结构，设备投资降低70%，成型周期缩短60%。
通过预浸料铺层精度控制、热压罐工艺参数优化、共固化集成制造等技术的协同创新，可显著提升支线飞机翼盒的制造效率与结构性能。随着数字化与智能化技术的深度融合，航空复合材料制造正迈向更高水平的精益化与柔性化生产阶段。
