国外飞机先进制造技术发展趋势

国外飞机先进制造技术发展趋势
刘善国
（刘善国：北京航空制造工程研究所 研究员）转自81.china.com

冷战时代的军备竞赛，刺激了军事工业，尤其是飞机制造业的发展。为了研制高性能新型战机、大型军用运输机、特种军用飞机和武装直升机，各国政府和军方不断推出新的研究计划，投入巨额资金，开发先进制造技术及其专用设备，基本建立了飞机先进制造技术发展的基础。
随着世界经济较长时期的衰退，各国航空公司利润急剧下降，直接影响到飞机制造商。因此，他们为了生存，降低飞机全寿命周期内的成本就成为了新一代民机研制的一个重要指标和先进制造技术的发展方向。
冷战结束后，各国大量削减国防经费，军方难以承受高性能武器装备的高昂采购费用，如F—22战斗机每架1.6亿美元。如此高昂的采购费，限制了该飞机的生产数量，因此美国军方提出研制买得起的飞机——JSF联合攻击机（每架约3?000万美元）作为相应的补充。军机的研制生产也提出了高性能和全寿命周期低成本的双重目标。
计算机技术的不断发展，精益生产等许多新理念的诞生，使得飞机先进制造技术处于不断变革之中，传统技术不断精化，新材料、新结构加工、成形技术不断创新，集成的整体结构和数字化制造技术构筑了新一代飞机先进制造技术的主体框架。为了进一步了解国外飞机先进制造技术发展的这一趋势，本文介绍几种主要制造技术。

■ 1 树脂基复合材料构件制造技术
树脂基复合材料具有高的比强度、比模量，抗疲劳、耐腐蚀、成形工艺性好以及可设计性强等特点，现已成为飞机结构中与铝合金、钛合金和钢并驾齐驱的四大结构材料之一。国外的新一代军机和民用运输机已普遍采用这种材料，第四代战机复合材料用量占飞机结构重量的25％～40％，干线客机用量约15％，其应用水平成为飞机先进性的一个重要标志。
为满足飞机上扩大复合材料应用的需求，飞机制造商在不断地完善复合材料层压板真空袋—热压罐制造技术，并不断地开发高性能低成本的复合材料制造技术，如：纤维缝合技术、树脂转移模塑成形技术（RTM）、树脂膜渗透成形技术（RFI）、真空辅助树脂渗透成形技术（VARI）、纤维铺放技术、电子束固化技术及膜片成形技术等。
◆ 1.1 层压板真空袋－热压罐成形技术
该项技术普遍地应用于复合材料构件生产，为了研制整体结构，开发了共固化成形技术及共胶接技术。许多飞机厂采用了计算机控制自动下料设备、多坐标数控自动铺层设备、激光辅助铺层定位系统、实时监控热压罐固化设备、多坐标数控加工及高压水切割设备、计算机控制无损检测设备等实现了复合材料工艺参数的优化及工艺过程的仿真，保证了复合材料构件生产质量的稳定。
◆ 1.2 缝合／（RTM，RFI）技术
缝合技术：采用缝纫对增强织物叠层块（预制件）沿厚度方向用纤维增强。大幅度提高构件的层间强度，增加抗冲击损伤能力，从而进一步提高复合材料结构效率，降低结构重量。缝合技术还可以将两个或多个零件（如长桁和蒙皮）的增加织物叠层缝合在一起，制成大型整体结构预制件。
以RTM，RFI为代表的LCM（Liquid Composite Molding）技术自20世纪80年代出现以来，美国、欧洲、澳大利亚、日本等均在该领域进行了大量的研究工作，其中最具代表性的是美国的先进复合材料技术研究计划，即ACT（Advanced Composites Technology）计划和先进轻量化结构计划，即ALAFS（Advanced Lightweight Structure Technology Program）计划。这些计划的核心之一就是通过工艺／材料／设计的综合，实现复合材料结构的高减重和低成本。
不论是ACT计划还是ALAFS计划，都把缝合／（RTM，RFI）技术作为一项关键技术进行重点研究。另外还有一些Z向纤维增强的方法，如在预浸料叠层中插入单向碳纤维复合材料针杆的技术，也是当前值得关注的热点。以上这些技术，使复合材料大型整体结构件的制造成为可能，现已成为飞机复合材料主要的低成本制造技术，广泛应用于F—22，JSF及干线飞机（如A380）的研制和生产中。
◆ 1.3 真空辅助渗透成形技术（VARI）
该项技术是利用真空的吸附将低粘度液体树脂渗透到预制件的各个部分，适用于常温和使用温度不高的大型壁板结构件的生产，如船舰的壁板、桥梁路面、低速飞机壁板等。该项技术将大幅度降低复合材料结构的制造成本。
在船舶制造工业中，真空辅助成形工艺显得特别重要。一块19.5m长、3m宽的潜艇壁板在45min之内就可以成形完毕。在隐身舰船方面，大多采用真空辅助成形工艺的泡沫夹芯结构作为舰船的壳体，如美国的DD21“Zumwalt”级隐身驱逐舰、瑞典的“Visby”隐身轻巡洋舰、“Skjold”级隐身巡逻快艇。
现在真空辅助成形工艺已经在一些娱乐休闲用飞机、农用飞机和无人机上得到了应用，降低制造成本50％以上。美国波音公司早已立项，采用该项技术研制大型飞机机翼。
◆ 1.4 纤维缠绕－铺放技术
从70年代初，缠绕技术开始应用于飞机结构制造。随着缠绕技术的发展，为实现复杂构型大中型零件机械化自动化制造的需求，80年代末期出现了纤维缠绕铺放技术。该技术是在缠绕技术和铺放技术的基础上发展起来的。由于缠绕技术不能实现纵向(0°方向)的纤维缠绕及局部的增厚增强，而铺放技术可以实现0°方向的纤维铺放及局部的增厚增强，因此，缠绕铺放技术一出现，立即在飞机结构中得到广泛应用。预计到2010年，将会有40～50台纤维缠绕铺放机分布在美国与欧洲飞机工厂，在更广的范围内用于大型复杂型面复合材料结构件的制造，如“S”型进气道、平尾转轴梁、机身段件等。
◆ 1.5 电子束固化技术
电子束固化是一种新出现的制造技术，将作为一种低成本和非热压罐固化技术用来制造大型复合材料结构件。用电子束固化树脂基复合材料的优点是固化时间短、树脂的稳定性好、可与铺层工艺连续作业及在单一产品中能固化具有不同热固化循环的材料等，因此电子束固化技术的研究受到各方面的关注。
目前有一种将自动铺带与原位电子束固化结合起来的新工艺技术，对于降低复合材料结构、特别是大型整体结构的成本具有很大潜力。该项技术是由意大利人发明的（美国专利5252265）。目前一个由美国科学研究实验室和诺•格公司组成的研究小组正在开发这种工艺用的树脂、预浸料以及电子枪技术。

■ 2 隐身结构制造技术
隐身技术是第四代战机的一个重要特征。复合材料隐身结构的优点是可设计性强、吸波频带宽、承载与吸波有机结合、增重小、可避免使用表面涂层及没有脱落问题，因而更能适应高速飞行气动环境，在现代战机上已广泛采用。同样，复合材料也适合制造雷达波吸收结构。新一代隐身飞机（如美国B—2，F—22，RAH—66）都大量采用了复合材料隐身结构。
碳纤维复合材料是目前高性能航空结构中应用最多的复合材料。但在600MHz～18GHz雷达波范围内，碳纤维复合材料对雷达波几乎全反射，因此，碳纤维复合材料不能直接用作复合材料吸波结构的表面透波材料。通过表面处理可以改善碳纤维的吸波性能，例如在碳纤维表面粘附SiC细微颗粒，表面涂覆SiC、热塑性树脂和吸波陶瓷等。纺纶纤维、碳化硅纤维和高强玻璃纤维具有较好的透波性能，这些纤维可用来制作复合材料夹层吸波结构的透波表面。F—22和RAH—66“科曼奇”隐身直升机都大量采用了S2高强玻璃纤维，以满足吸波性能的要求。复合材料夹层吸波结构可使入射的雷达波以很小的反射率进入到吸波夹芯层，雷达波在吸波夹芯中被部分吸收，其余雷达波经反射层反射后在吸波夹芯中被再次吸收。吸波夹芯可以由多层组成，每一层具有不同的电磁参数，吸收不同波段的电磁波。
复合材料与传感器结合还可以制成“灵巧结构”。将天线各个单元嵌入复合材料内部，使天线不外露，保持结构表面光滑，既有利于气动性能，又有利于隐身。F—22上的天线有50个之多，很可能采用了上述技术。碳－碳材料也是一种优良的结构吸波材料。它能很好地吸收雷达信号和红外信号，可用于飞机发动机的进气道。复合材料具有良好的成形工艺性能，对复杂的外形结构，可用复合材料制成外形光顺的融合体结构（如F—22中机身翼身融合体蒙皮壁板），达到隐身的目的。
总之，复合材料及吸波夹层结构正在逐步拓宽在隐身飞机上的应用。随着纳米技术和纳米复合材料、手征吸波材料及动态自适应吸波材料等新技术的发展，将推动隐身复合材料技术向更高的水平迈进。一些新型的隐身技术还在不断地开发，如无漆隐身薄膜技术、等离子技术等。

■ 3 胶接结构制造技术
胶接技术可用于连接不同材料、不同厚度、二层或多层结构。胶接结构重量轻，密封性能好，抗声振和颤振的性能突出。胶层能阻止裂纹的扩展，具有优异的疲劳性能，此外胶接结构制造成本和维修成本低。胶接、蜂窝胶接结构及金属层板结构在大型飞机上的应用前途宽广。
◆ 3.1 全金属胶接结构制造技术
英国在1946年采用全金属胶接技术制造了世界上第一架有铝合金胶接结构的鸽子号（Dove）支线客机，随后在很多支线客机上得到推广应用（如JF—340支线客机）。1978年投产的BAe—146客机大量采用了胶接结构，到1986年BAe—146飞机已安全飞行了120000h。美国生产的L—1011飞机的增压客舱全部采用了大型的胶接整体壁板，机身增压舱直径大部分为6m，全长46m，由5个筒形舱组成，划分为27块大型胶接壁板。全金属胶接技术在L1011飞机上得到了充分发挥。进入80年代后，波音757，767客机也都采用大量的钣金胶接结构。
◆ 3.2 蜂窝夹层胶接结构技术
金属蜂窝夹层胶接结构大量应用于飞机结构始于美国，美国研制的B—，比铆接结构减重30％。
通过70年代美国实施PABST计划，彻底解决了胶接蜂窝结构耐腐蚀的问题，形成了新一代的耐久胶接技术。80年代在F—16飞机胶接结构的生产中，为进一步提高产品的精度和产品合格率实施了“工艺现代化计划”，革新制造环境，包括制造工艺、质量保证及生产管理。上述计划实施后，确保了产品质量。对关键工序实行了计算机控制的自动化生产，提高了生产效率，降低了生产成本。
◆ 3.3 金属复合层板胶接技术
利用胶接技术将各向同性的铝合金（含铝锂合金）薄板与各向异性的纤维复合材料结合起来，可以得到兼具二者优点、并克服各自缺点的新型结构材料——纤维铝合金复合层板胶接结构，基于芳纶纤维的复合层板称为ARALL结构，基于玻璃纤维的复合层板称为GLARE结构。
金属复合层板有以下特点。
○ 金属复合层板结构具有较好的疲劳性能、损伤容限高以及较高的剩余强度，从而可减少蒙皮的厚度，因此可比同类铝合金结构重量轻23％～33％。
○ 降低制造成本：金属胶接层板结构可采用传统的胶接工艺和成形加工设备，制造成本低于复合材料。转自81.china.com
转自81.china.com
○ 减少维修费用：对疲劳寿命20～30年的飞机而言，具有优异的疲劳性能和很高的损伤容限特性的金属复合层板结构，可实现全寿命周期免维护目标，大大减少了维修费用。
GLARE层板具有比ARALL层板更好的损伤容限和更宽的应用范围。ARALL层板的芳纶纤维抗压性能差，在循环压应力作用下容易断裂，因此，ARALL层板只能用做机翼下蒙皮，而不适合用做机身蒙皮。GLARE层板结构不存在这个问题。
Airbus公司正在研制的A380大型宽体客机（550～660座）将采用GLARE制造机身上壁板，包括整个客舱的上半部分，比采用铝合金板减重800?kg。预示着复合层板在大型军、民用运输机上将有较好的应用前景。

■ 4 先进数控加工技术
西方工业发达国家飞机制造业应用数控技术始于60年代。近50年的数控技术发展中，发达国家飞机制造业中数控技术发展现状和应用水平主要体现在以下几个方面：基本实现机加数控化、广泛采用CAD／CAPP／CAM系统和DNC技术，达到数控加工高效率，建立了柔性生产线和发展了高速切削加工技术。
◆ 4.1 基本实现了机加数控化转自
发达国家数控机床占机床总数的30％～40％，而航空制造业更高，达到50％～80％。波音、麦道等飞机制造公司都配置了数量可观的各种不同类型的先进数控设备，特别是大型、多坐标数控铣和加工中心，同时与之相关的配套设备齐全，数控化率高，基本实现了机加数控化。
波音公司在Auburn民机制造分部建立了铝、钛、钢结构件机加车间和机翼蒙皮与梁结构件机加车间，机加设备362台，配置NC机床约180台，数控化率达50％。
在90年代中后期，这些公司仍在进一步加强对机加设备进行技术改造和更新，特别是多坐标高速数控铣床和加工中心。如波音公司在Wichita军机制造分部就新配有法国Forest Line公司43m×3m×2m高架3龙门5坐标Minumac 30TH 数控铣床，加工“空中客车”飞机结构件的英国航宇（BAe）、原德国汉堡DASA公司、负责贝尔直升机结构件制造的Remele公司等都配有数量不等的法国Forest Line公司的高速5坐标龙门铣床。其中Remele公司多达6台，主轴功率40kW，转速40000r／min，可加工零件壁厚薄到0.76mm。同时还配有Fischer机床头，主轴功率75kW，转速5000r／min,可加工尺寸很大的机翼壁板，切削效率很高。贝尔直升机公司还添置了美国费城Marwin公司用于加工飞机结构件的Automax IV双主轴5坐标高速加工中心，规格为20m×8m×9m，主轴转速24000r／min，进给速度20m／min。
◆ 4.2 数控加工效率高
发达国家飞机制造公司数控技术应用水平高。表现在：不仅数控设备利用率高（一般达80％），主轴利用率高（95％），且加工效率极高，加工周期短，劳动生产率是我国的20～40倍。大型机翼整体加工件加工效率约50kg／h。麦道公司制造C—17军用运输机起落架舱隔框，加工效率约30kg／h。
◆ 4.3 广泛应用先进的CAD／CAPP／CAM系统
广泛应用CAD／CAPP／CAM／CAE自动化设计制造应用软件以及DFX等并行工程，并有足够的工艺知识数据库、切削参数数据库、各种规范化的技术资料作为使能工具。因而设计与工艺手段先进，工艺精良，NC加工程序优质，缩短了工艺准备周期，提高了设备利用率和生产效率，大大缩短了零件生产周期。
◆ 4.4 DNC技术广泛应用
发达国家飞机制造公司大多数在70年代末80年代就已经广泛地应用了分布式数字控制技术（Distributed NC，DNC）。波音公司在Wichita 军机分部建立的一个DNC系统，大约连接有分布在若干不同车间中的130多台数控设备, 包括加工中心、大型铣床、数控测量机。麦道、MBB和extron工厂等都建立了DNC系统。美国大约有2万多家小型飞机零部件转包制造商，60％～80％都使用了DNC系统。采用DNC技术具有明显的经济和技术效益，通常可提高生产率15％～20％。
◆ 4.5 高速切削技术的应用
高速加工（High Speed Machining,HSM）被认为是21世纪机加工艺中最重要的手段。高速切削与常规切削相比具有明显优点：加工时间减少约60％～80％，进给速度提高5～10 倍，材料去除率提高3～5倍，刀具耐用度提高70％，切削力减少约30％，表面粗糙度Ramax可达8～10μm，工件温升低，热变形、热膨胀减小，适宜加工细长、复杂薄壁零件等。
飞机大型复杂整体结构件采用高速数控加工技术是近几年飞机机加技术发展的一种趋势。因此，20世纪90年代中后期，飞机制造商添置了许多先进的多坐标高速数控铣和加工中心用于铝、钛、钢等材料的各种整体结构件加工。波音Bertsche Engineering公司的高速加工中心，用于航空航天铝合金、复合材料零件的加工。
对铝合金高速加工，切削速度可达2000～5000m／min，主轴转速达10000～40000r／min，加工进给速度为2～20m／min ，材料去除率30～40kg／h。
高速切削加工技术对机床、刀具、控制系统、编程等都提出了更高的要求。发达国家对高速加工的配套技术研究和应用作为一个系统工程看待,解决得较好，并在不断完善。
◆ 4.6 应用高自动化水平的制造系统
发达国家飞机制造公司非常重视应用高自动化水平的制造系统，提高新飞机研制生产能力，加强企业竞争力。70年代末80年代先后建立了柔性制造系统（FMS）用于飞机结构件柔性加工，在新机研制中发挥了重要作用。90年代中后期，由于高速切削机床技术的发展和进步，飞机整体加工件的增多，开始较广泛应用柔性加工单元或以柔性加工单元组成柔性生产线来加工飞机整体结构件（在汽车制造业领域也同样得到应用）。如波音Wichita军机分部用高速加工单元组成的柔性加工生产线来加工飞机整体隔框零件。达索飞机公司在“阵风”号飞机制造中也建立了一条柔性加工生产线，由4台5坐标切削中心构成，配有自动化工件装卸小车，容量达1000的机械手控制的工具库，只需配备一个操作者。
西方发达国家不仅重视发展数控主体技术，并注重协调发展与数控技术配套的各单元自动化技术，包括数控车间信息管理系统，从而使得数控技术得以快速发展并达到了很高的应用水平，有力地推动了飞机制造业发展和进步。目前，发达国家飞机制造商不仅实现了高效数控加工，而且实现了数字化设计（D—D）和数字化制造（D—M）。

■ 5 化铣技术
许多飞机不仅在蒙皮、吊挂等部位使用化铣零件，而且在航空发动机上也大量采用化铣加工的零件。如：协和飞机的进气口侧壁是用6?mm厚的铝合金以14次台阶化铣制成的整体结构；洛克希德C—5A运输机上的安全塔接板，用10.4mm的钛合金板材热成形后化铣加工出６个台阶和４种不同的锥形；苏—27飞机采用了化铣技术加工钛合金中央翼下壁板；波音客机的一些蒙皮零件采用了多台阶化铣加工；F119发动机上的钛合金宽弦叶片在超塑扩散连接之前采用化铣加工钛合金板材。
80年代前美国、英国化铣工艺已经非常成熟，表现在以下几方面。
◆ 5.1 研究的材料齐全
不仅有铝合金、钛合金、钢及不锈钢、镍合金、铜合金等常用材料化铣工艺，而且有银、镁、金、耐高温材料、锌、玻璃、陶瓷、铍等材料的化铣工艺。
◆ 5.2 配套材料品种齐全，化铣设备齐全
机械方式刻形胶有美国ADCOAT公司的AC系列保护胶、TURCO公司的保护胶、光刻胶有KODAK公司的系列光刻胶。腐蚀溶液也有专门的公司提供，如TURCO公司。有各种检测设备、仪器。刻形技术除去常规的方法外，美国还掌握激光刻形技术、化铣实时监控技术及封闭式工件自适应提升技术。总之，在美国，化铣生产的各个环节所需要的材料与设备都有专门的公司进行研究，并提供相关产品。
◆ 5.3 各家航空公司都有相应的工艺标准
波音公司BAC标准、麦道公司DPS标准中，对化铣前后的各种相关材料及工艺都有相关标准。
俄罗斯的化铣技术落后于美、英国家，主要是俄罗斯所采用的工艺方法和化铣材料对环境影响比较大，同时标准单一，可选择余地小。

■ 6 精密钣金成形技术
先进飞机钣金壁板的明显特点是蒙皮厚、筋条高、结构网格化、整体集成度大、结构刚度大和难以成形。第三代飞机和大型飞机气动外形要求严、寿命要求长，钣金件不许敲击成形，大都采用精密成形技术。
在浅筋条小曲??波音的数控喷丸系统，不仅可控制成形参数，而且可预测和控制喷丸强化与抛光工序对壁板外形的影响，并研发了叶轮式数控抛丸设备。
在高筋网格式整体壁板研制生产中，开发压弯与喷丸复合成形技术，发展了带自适应系统的数控压弯机。
对大型飞机的超大型壁板发展了应力松弛成形／校形技术，洛克威尔公司和美国空军联合开发这种技术，用于制造B—1B轰炸机的机翼上、下壁板，长50mm，最大宽度9mm，厚度从0.1mm变到2.5mm，带有突变和筋条，据称是世界上用该技术成形的最大壁板。并且通过试验和数值分析方法，掌握了预弯量的控制技术。
精密钣金成形技术研究，大力发展成形过程的数值仿真和变形过程的预测技术；重视材料在成形后的性能研究；特别注意成形过程的精确监测、控制技术和在线检测技术的研究。
随着铝锂合金用量大幅度增加，发展了铝锂合金厚板成形技术。
在成形设备方面，除扩大规格外，弯管、旋压、滚弯、拉形、橡皮囊液压成形、喷丸及压弯设备等均已普遍实现计算机控制，并实现了位移、载荷控制的精密化。

■ 7 超塑成形／扩散连接技术（SPF／DB）
超塑成形的研究始于60年代，当时IBM用Zn22Al合金材料以两种方式（钣金成形和体积成形）来成形计算机部件，并在1965年4月申请了有关超塑成形的专利。
70年代铝合金和钛合金方面的超塑成形研究取得了突破，在美国空军资助下，推出了有洛克威尔、麦道、格鲁曼及波音4家大公司参加的BLATS计划，即“组合式、低成本、先进钛合金”计划，钛合金SPF，SPF／DB技术是其中的重点研究项目, 研究项目的各种结构验证件在多机种上试飞,通过验证并进入了批生产。
SPF，SPF／DB构件研制中的结构形式从单层SPF构件到SPF／DB双层板、三层板、四层板等，层数越来越多，构件尺寸越来越大，形状越来越复杂。
美国有许多公司具有生产SPF，SPF／DB构件的能力，主要有LTV Aerospace and Defense co.，Ontaria Technologies corp.，Rockwell international，Rohr Industries以及波音公司、普惠公司等。生产的产品有：CF6—80发动机上的导流叶片；F—15飞机上有SPF／DB结构件70余件；F—18上有20多件钛合金SPF／DB结构件；JSF飞机的后缘襟翼和副翼；F—22战斗机也采用了SPF／DB组合结构，如后机身钛合金超塑性成形／扩散连接的隔热板等，采用SPF／DB结构件后，减重10％～30％，成本降低25％～40％。
SPF，SPF／DB作为一种高性能整体结构低成本先进制造技术在其他发达国家也倍受重视，欧洲超塑成形技术发展很快。俄罗斯具有世界上最大的超塑技术研究所，有数百人在从事研究。法国的超塑公司有：Snecma ，Dassauit，ACB公司生产SPF设备并制造SPF，SPF／DB构件，达索公司也具有SPF，SPF／DB构件生产能力，哈佛公司从1990年开始研究SPF／DB工艺，已具备批生产能力。德国MBB公司用SPF方法生产卫星上的推进剂箱体。BAE英国宇航公司生产多种航空SPF／DB构件，如A320机翼检修口盖、A310机前缘缝翼收放机构蒙皮等。英国、德国、意大利、西班牙合作生产的90年代欧洲战斗机EFA上也采用了SPF，SPF／DB结构件。
美国和欧洲国家的超塑成形／扩散连接专用设备采用了计算机控制或机械手工作，自动化控制程度高。
还有许多其他国家对超塑成形／扩散连接具有相当高的技术研究和开发能力，如日本。当前SPF／DB发达的国家正在深入地开展铝锂合金、陶瓷材料、高温复合材料、金属间化合物及纤维增强金属基复合材料等的SPF，SPF／DB研究。

■ 8 先进焊接技术
焊接技术发展日新月异，焊接新技术不断拥现，在现代飞机制造中焊接技术的应用越来越多，例如以电子束焊接为代表的高能束流焊接技术工程应用日趋成熟，以其优质的接头性能、较小的焊接变形等特点而逐渐成为飞机某些重要构件焊接的主要方法。又如近年发展起来的搅拌摩擦焊新技术，以其低于熔点塑性的连接特点，接头力学性能接近母材，能实现一般焊接方法无法焊接的高强铝合金焊接，将会给飞机铝合金结构件(如壁板、蒙皮、梁、桁等)的加工带来革命性的变化。俄罗斯和西方发达国家焊接技术发展迅速，在许多飞机型号上得到了较普遍的应用，焊接技术已成为先进飞机研制不可缺少的支撑技术。
◆ 8.1 俄罗斯飞机制造中的焊接技术
俄罗斯以其世界最高的焊接技术水平，系统的焊接结构研究成果，与结构设计、选材和焊接技术的发展(基础研究)紧密结合，在飞机制造中大量采用焊接技术。70年代初研制出的苏—27飞机极具代表性，焊接技术的应用几乎遍及全机，除了常规的TIG焊用于飞机导管、某些铝合金构件，点焊用于蒙皮、组合梁、框、长桁等零件的高强铝合金构件焊接外，并广泛采用焊接新技术，如电子束焊、穿透焊、双弧焊、高频感应组装钎焊、潜弧焊等，焊接部件达800多个，零件达数千件。随着焊接技术的发展，图波列夫设计局采用了电子束焊接长寿命钛合金整体壁板，米格—29采用焊接铝锂合金整体油箱等结构。
◆ 8.2 欧、美国家现代飞机制造中焊接技术的应用
由于其设计思想采用损伤容限设计，强度与韧性的结合是考虑的关键，从较长的安全工作寿命角度出发，焊接一般用于次承力结构中。近年来，随着现代飞机结构中钛合金用量增加；出于飞机结构工艺性、加工的经济性考虑；新的焊接技术搅拌摩擦焊的出现，使得原来不能用或不推荐用于焊接结构的高强铝合金的焊接成为可能，上述的情况正在变化，焊接技术在现代飞机制造中的重要性正在逐渐增加，甚至有人认为“由热等静压铸钛件经电子束焊构成钛合金主承力构件有可能成为飞机制造的第三个里程碑”。
◆ 8.3 扩大焊接工艺在飞机中的应用
国外围绕着下述几个方面还在继续开展应用研究工作。
○ 优化焊接工艺方法：采用变极性等离子电弧焊、激光束焊、电子束焊及搅拌摩擦焊等新的方法，提高焊接件的强度并改善其疲劳性能。
○ 焊接自动化：采用由计算机控制的焊接设备和检测设备，可以改变工艺可变性控制，提高焊接速度和焊接质量，降低焊接结构的成本。
○ 改善检测技术：研究更适合于复杂焊接接头的无损检测方法，拓宽焊接技术的应用。国外飞机先进制造技术发展趋势
刘善国
（刘善国：北京航空制造工程研究所 研究员）转自81.china.com

冷战时代的军备竞赛，刺激了军事工业，尤其是飞机制造业的发展。为了研制高性能新型战机、大型军用运输机、特种军用飞机和武装直升机，各国政府和军方不断推出新的研究计划，投入巨额资金，开发先进制造技术及其专用设备，基本建立了飞机先进制造技术发展的基础。
随着世界经济较长时期的衰退，各国航空公司利润急剧下降，直接影响到飞机制造商。因此，他们为了生存，降低飞机全寿命周期内的成本就成为了新一代民机研制的一个重要指标和先进制造技术的发展方向。
冷战结束后，各国大量削减国防经费，军方难以承受高性能武器装备的高昂采购费用，如F—22战斗机每架1.6亿美元。如此高昂的采购费，限制了该飞机的生产数量，因此美国军方提出研制买得起的飞机——JSF联合攻击机（每架约3?000万美元）作为相应的补充。军机的研制生产也提出了高性能和全寿命周期低成本的双重目标。
计算机技术的不断发展，精益生产等许多新理念的诞生，使得飞机先进制造技术处于不断变革之中，传统技术不断精化，新材料、新结构加工、成形技术不断创新，集成的整体结构和数字化制造技术构筑了新一代飞机先进制造技术的主体框架。为了进一步了解国外飞机先进制造技术发展的这一趋势，本文介绍几种主要制造技术。

■ 1 树脂基复合材料构件制造技术
树脂基复合材料具有高的比强度、比模量，抗疲劳、耐腐蚀、成形工艺性好以及可设计性强等特点，现已成为飞机结构中与铝合金、钛合金和钢并驾齐驱的四大结构材料之一。国外的新一代军机和民用运输机已普遍采用这种材料，第四代战机复合材料用量占飞机结构重量的25％～40％，干线客机用量约15％，其应用水平成为飞机先进性的一个重要标志。
为满足飞机上扩大复合材料应用的需求，飞机制造商在不断地完善复合材料层压板真空袋—热压罐制造技术，并不断地开发高性能低成本的复合材料制造技术，如：纤维缝合技术、树脂转移模塑成形技术（RTM）、树脂膜渗透成形技术（RFI）、真空辅助树脂渗透成形技术（VARI）、纤维铺放技术、电子束固化技术及膜片成形技术等。
◆ 1.1 层压板真空袋－热压罐成形技术
该项技术普遍地应用于复合材料构件生产，为了研制整体结构，开发了共固化成形技术及共胶接技术。许多飞机厂采用了计算机控制自动下料设备、多坐标数控自动铺层设备、激光辅助铺层定位系统、实时监控热压罐固化设备、多坐标数控加工及高压水切割设备、计算机控制无损检测设备等实现了复合材料工艺参数的优化及工艺过程的仿真，保证了复合材料构件生产质量的稳定。
◆ 1.2 缝合／（RTM，RFI）技术
缝合技术：采用缝纫对增强织物叠层块（预制件）沿厚度方向用纤维增强。大幅度提高构件的层间强度，增加抗冲击损伤能力，从而进一步提高复合材料结构效率，降低结构重量。缝合技术还可以将两个或多个零件（如长桁和蒙皮）的增加织物叠层缝合在一起，制成大型整体结构预制件。
以RTM，RFI为代表的LCM（Liquid Composite Molding）技术自20世纪80年代出现以来，美国、欧洲、澳大利亚、日本等均在该领域进行了大量的研究工作，其中最具代表性的是美国的先进复合材料技术研究计划，即ACT（Advanced Composites Technology）计划和先进轻量化结构计划，即ALAFS（Advanced Lightweight Structure Technology Program）计划。这些计划的核心之一就是通过工艺／材料／设计的综合，实现复合材料结构的高减重和低成本。
不论是ACT计划还是ALAFS计划，都把缝合／（RTM，RFI）技术作为一项关键技术进行重点研究。另外还有一些Z向纤维增强的方法，如在预浸料叠层中插入单向碳纤维复合材料针杆的技术，也是当前值得关注的热点。以上这些技术，使复合材料大型整体结构件的制造成为可能，现已成为飞机复合材料主要的低成本制造技术，广泛应用于F—22，JSF及干线飞机（如A380）的研制和生产中。
◆ 1.3 真空辅助渗透成形技术（VARI）
该项技术是利用真空的吸附将低粘度液体树脂渗透到预制件的各个部分，适用于常温和使用温度不高的大型壁板结构件的生产，如船舰的壁板、桥梁路面、低速飞机壁板等。该项技术将大幅度降低复合材料结构的制造成本。
在船舶制造工业中，真空辅助成形工艺显得特别重要。一块19.5m长、3m宽的潜艇壁板在45min之内就可以成形完毕。在隐身舰船方面，大多采用真空辅助成形工艺的泡沫夹芯结构作为舰船的壳体，如美国的DD21“Zumwalt”级隐身驱逐舰、瑞典的“Visby”隐身轻巡洋舰、“Skjold”级隐身巡逻快艇。
现在真空辅助成形工艺已经在一些娱乐休闲用飞机、农用飞机和无人机上得到了应用，降低制造成本50％以上。美国波音公司早已立项，采用该项技术研制大型飞机机翼。
◆ 1.4 纤维缠绕－铺放技术
从70年代初，缠绕技术开始应用于飞机结构制造。随着缠绕技术的发展，为实现复杂构型大中型零件机械化自动化制造的需求，80年代末期出现了纤维缠绕铺放技术。该技术是在缠绕技术和铺放技术的基础上发展起来的。由于缠绕技术不能实现纵向(0°方向)的纤维缠绕及局部的增厚增强，而铺放技术可以实现0°方向的纤维铺放及局部的增厚增强，因此，缠绕铺放技术一出现，立即在飞机结构中得到广泛应用。预计到2010年，将会有40～50台纤维缠绕铺放机分布在美国与欧洲飞机工厂，在更广的范围内用于大型复杂型面复合材料结构件的制造，如“S”型进气道、平尾转轴梁、机身段件等。
◆ 1.5 电子束固化技术
电子束固化是一种新出现的制造技术，将作为一种低成本和非热压罐固化技术用来制造大型复合材料结构件。用电子束固化树脂基复合材料的优点是固化时间短、树脂的稳定性好、可与铺层工艺连续作业及在单一产品中能固化具有不同热固化循环的材料等，因此电子束固化技术的研究受到各方面的关注。
目前有一种将自动铺带与原位电子束固化结合起来的新工艺技术，对于降低复合材料结构、特别是大型整体结构的成本具有很大潜力。该项技术是由意大利人发明的（美国专利5252265）。目前一个由美国科学研究实验室和诺•格公司组成的研究小组正在开发这种工艺用的树脂、预浸料以及电子枪技术。

■ 2 隐身结构制造技术
隐身技术是第四代战机的一个重要特征。复合材料隐身结构的优点是可设计性强、吸波频带宽、承载与吸波有机结合、增重小、可避免使用表面涂层及没有脱落问题，因而更能适应高速飞行气动环境，在现代战机上已广泛采用。同样，复合材料也适合制造雷达波吸收结构。新一代隐身飞机（如美国B—2，F—22，RAH—66）都大量采用了复合材料隐身结构。
碳纤维复合材料是目前高性能航空结构中应用最多的复合材料。但在600MHz～18GHz雷达波范围内，碳纤维复合材料对雷达波几乎全反射，因此，碳纤维复合材料不能直接用作复合材料吸波结构的表面透波材料。通过表面处理可以改善碳纤维的吸波性能，例如在碳纤维表面粘附SiC细微颗粒，表面涂覆SiC、热塑性树脂和吸波陶瓷等。纺纶纤维、碳化硅纤维和高强玻璃纤维具有较好的透波性能，这些纤维可用来制作复合材料夹层吸波结构的透波表面。F—22和RAH—66“科曼奇”隐身直升机都大量采用了S2高强玻璃纤维，以满足吸波性能的要求。复合材料夹层吸波结构可使入射的雷达波以很小的反射率进入到吸波夹芯层，雷达波在吸波夹芯中被部分吸收，其余雷达波经反射层反射后在吸波夹芯中被再次吸收。吸波夹芯可以由多层组成，每一层具有不同的电磁参数，吸收不同波段的电磁波。
复合材料与传感器结合还可以制成“灵巧结构”。将天线各个单元嵌入复合材料内部，使天线不外露，保持结构表面光滑，既有利于气动性能，又有利于隐身。F—22上的天线有50个之多，很可能采用了上述技术。碳－碳材料也是一种优良的结构吸波材料。它能很好地吸收雷达信号和红外信号，可用于飞机发动机的进气道。复合材料具有良好的成形工艺性能，对复杂的外形结构，可用复合材料制成外形光顺的融合体结构（如F—22中机身翼身融合体蒙皮壁板），达到隐身的目的。
总之，复合材料及吸波夹层结构正在逐步拓宽在隐身飞机上的应用。随着纳米技术和纳米复合材料、手征吸波材料及动态自适应吸波材料等新技术的发展，将推动隐身复合材料技术向更高的水平迈进。一些新型的隐身技术还在不断地开发，如无漆隐身薄膜技术、等离子技术等。

■ 3 胶接结构制造技术
胶接技术可用于连接不同材料、不同厚度、二层或多层结构。胶接结构重量轻，密封性能好，抗声振和颤振的性能突出。胶层能阻止裂纹的扩展，具有优异的疲劳性能，此外胶接结构制造成本和维修成本低。胶接、蜂窝胶接结构及金属层板结构在大型飞机上的应用前途宽广。
◆ 3.1 全金属胶接结构制造技术
英国在1946年采用全金属胶接技术制造了世界上第一架有铝合金胶接结构的鸽子号（Dove）支线客机，随后在很多支线客机上得到推广应用（如JF—340支线客机）。1978年投产的BAe—146客机大量采用了胶接结构，到1986年BAe—146飞机已安全飞行了120000h。美国生产的L—1011飞机的增压客舱全部采用了大型的胶接整体壁板，机身增压舱直径大部分为6m，全长46m，由5个筒形舱组成，划分为27块大型胶接壁板。全金属胶接技术在L1011飞机上得到了充分发挥。进入80年代后，波音757，767客机也都采用大量的钣金胶接结构。
◆ 3.2 蜂窝夹层胶接结构技术
金属蜂窝夹层胶接结构大量应用于飞机结构始于美国，美国研制的B—，比铆接结构减重30％。
通过70年代美国实施PABST计划，彻底解决了胶接蜂窝结构耐腐蚀的问题，形成了新一代的耐久胶接技术。80年代在F—16飞机胶接结构的生产中，为进一步提高产品的精度和产品合格率实施了“工艺现代化计划”，革新制造环境，包括制造工艺、质量保证及生产管理。上述计划实施后，确保了产品质量。对关键工序实行了计算机控制的自动化生产，提高了生产效率，降低了生产成本。
◆ 3.3 金属复合层板胶接技术
利用胶接技术将各向同性的铝合金（含铝锂合金）薄板与各向异性的纤维复合材料结合起来，可以得到兼具二者优点、并克服各自缺点的新型结构材料——纤维铝合金复合层板胶接结构，基于芳纶纤维的复合层板称为ARALL结构，基于玻璃纤维的复合层板称为GLARE结构。
金属复合层板有以下特点。
○ 金属复合层板结构具有较好的疲劳性能、损伤容限高以及较高的剩余强度，从而可减少蒙皮的厚度，因此可比同类铝合金结构重量轻23％～33％。
○ 降低制造成本：金属胶接层板结构可采用传统的胶接工艺和成形加工设备，制造成本低于复合材料。转自81.china.com
转自81.china.com
○ 减少维修费用：对疲劳寿命20～30年的飞机而言，具有优异的疲劳性能和很高的损伤容限特性的金属复合层板结构，可实现全寿命周期免维护目标，大大减少了维修费用。
GLARE层板具有比ARALL层板更好的损伤容限和更宽的应用范围。ARALL层板的芳纶纤维抗压性能差，在循环压应力作用下容易断裂，因此，ARALL层板只能用做机翼下蒙皮，而不适合用做机身蒙皮。GLARE层板结构不存在这个问题。
Airbus公司正在研制的A380大型宽体客机（550～660座）将采用GLARE制造机身上壁板，包括整个客舱的上半部分，比采用铝合金板减重800?kg。预示着复合层板在大型军、民用运输机上将有较好的应用前景。

■ 4 先进数控加工技术
西方工业发达国家飞机制造业应用数控技术始于60年代。近50年的数控技术发展中，发达国家飞机制造业中数控技术发展现状和应用水平主要体现在以下几个方面：基本实现机加数控化、广泛采用CAD／CAPP／CAM系统和DNC技术，达到数控加工高效率，建立了柔性生产线和发展了高速切削加工技术。
◆ 4.1 基本实现了机加数控化转自
发达国家数控机床占机床总数的30％～40％，而航空制造业更高，达到50％～80％。波音、麦道等飞机制造公司都配置了数量可观的各种不同类型的先进数控设备，特别是大型、多坐标数控铣和加工中心，同时与之相关的配套设备齐全，数控化率高，基本实现了机加数控化。
波音公司在Auburn民机制造分部建立了铝、钛、钢结构件机加车间和机翼蒙皮与梁结构件机加车间，机加设备362台，配置NC机床约180台，数控化率达50％。
在90年代中后期，这些公司仍在进一步加强对机加设备进行技术改造和更新，特别是多坐标高速数控铣床和加工中心。如波音公司在Wichita军机制造分部就新配有法国Forest Line公司43m×3m×2m高架3龙门5坐标Minumac 30TH 数控铣床，加工“空中客车”飞机结构件的英国航宇（BAe）、原德国汉堡DASA公司、负责贝尔直升机结构件制造的Remele公司等都配有数量不等的法国Forest Line公司的高速5坐标龙门铣床。其中Remele公司多达6台，主轴功率40kW，转速40000r／min，可加工零件壁厚薄到0.76mm。同时还配有Fischer机床头，主轴功率75kW，转速5000r／min,可加工尺寸很大的机翼壁板，切削效率很高。贝尔直升机公司还添置了美国费城Marwin公司用于加工飞机结构件的Automax IV双主轴5坐标高速加工中心，规格为20m×8m×9m，主轴转速24000r／min，进给速度20m／min。
◆ 4.2 数控加工效率高
发达国家飞机制造公司数控技术应用水平高。表现在：不仅数控设备利用率高（一般达80％），主轴利用率高（95％），且加工效率极高，加工周期短，劳动生产率是我国的20～40倍。大型机翼整体加工件加工效率约50kg／h。麦道公司制造C—17军用运输机起落架舱隔框，加工效率约30kg／h。
◆ 4.3 广泛应用先进的CAD／CAPP／CAM系统
广泛应用CAD／CAPP／CAM／CAE自动化设计制造应用软件以及DFX等并行工程，并有足够的工艺知识数据库、切削参数数据库、各种规范化的技术资料作为使能工具。因而设计与工艺手段先进，工艺精良，NC加工程序优质，缩短了工艺准备周期，提高了设备利用率和生产效率，大大缩短了零件生产周期。
◆ 4.4 DNC技术广泛应用
发达国家飞机制造公司大多数在70年代末80年代就已经广泛地应用了分布式数字控制技术（Distributed NC，DNC）。波音公司在Wichita 军机分部建立的一个DNC系统，大约连接有分布在若干不同车间中的130多台数控设备, 包括加工中心、大型铣床、数控测量机。麦道、MBB和extron工厂等都建立了DNC系统。美国大约有2万多家小型飞机零部件转包制造商，60％～80％都使用了DNC系统。采用DNC技术具有明显的经济和技术效益，通常可提高生产率15％～20％。
◆ 4.5 高速切削技术的应用
高速加工（High Speed Machining,HSM）被认为是21世纪机加工艺中最重要的手段。高速切削与常规切削相比具有明显优点：加工时间减少约60％～80％，进给速度提高5～10 倍，材料去除率提高3～5倍，刀具耐用度提高70％，切削力减少约30％，表面粗糙度Ramax可达8～10μm，工件温升低，热变形、热膨胀减小，适宜加工细长、复杂薄壁零件等。
飞机大型复杂整体结构件采用高速数控加工技术是近几年飞机机加技术发展的一种趋势。因此，20世纪90年代中后期，飞机制造商添置了许多先进的多坐标高速数控铣和加工中心用于铝、钛、钢等材料的各种整体结构件加工。波音Bertsche Engineering公司的高速加工中心，用于航空航天铝合金、复合材料零件的加工。
对铝合金高速加工，切削速度可达2000～5000m／min，主轴转速达10000～40000r／min，加工进给速度为2～20m／min ，材料去除率30～40kg／h。
高速切削加工技术对机床、刀具、控制系统、编程等都提出了更高的要求。发达国家对高速加工的配套技术研究和应用作为一个系统工程看待,解决得较好，并在不断完善。
◆ 4.6 应用高自动化水平的制造系统
发达国家飞机制造公司非常重视应用高自动化水平的制造系统，提高新飞机研制生产能力，加强企业竞争力。70年代末80年代先后建立了柔性制造系统（FMS）用于飞机结构件柔性加工，在新机研制中发挥了重要作用。90年代中后期，由于高速切削机床技术的发展和进步，飞机整体加工件的增多，开始较广泛应用柔性加工单元或以柔性加工单元组成柔性生产线来加工飞机整体结构件（在汽车制造业领域也同样得到应用）。如波音Wichita军机分部用高速加工单元组成的柔性加工生产线来加工飞机整体隔框零件。达索飞机公司在“阵风”号飞机制造中也建立了一条柔性加工生产线，由4台5坐标切削中心构成，配有自动化工件装卸小车，容量达1000的机械手控制的工具库，只需配备一个操作者。
西方发达国家不仅重视发展数控主体技术，并注重协调发展与数控技术配套的各单元自动化技术，包括数控车间信息管理系统，从而使得数控技术得以快速发展并达到了很高的应用水平，有力地推动了飞机制造业发展和进步。目前，发达国家飞机制造商不仅实现了高效数控加工，而且实现了数字化设计（D—D）和数字化制造（D—M）。

■ 5 化铣技术
许多飞机不仅在蒙皮、吊挂等部位使用化铣零件，而且在航空发动机上也大量采用化铣加工的零件。如：协和飞机的进气口侧壁是用6?mm厚的铝合金以14次台阶化铣制成的整体结构；洛克希德C—5A运输机上的安全塔接板，用10.4mm的钛合金板材热成形后化铣加工出６个台阶和４种不同的锥形；苏—27飞机采用了化铣技术加工钛合金中央翼下壁板；波音客机的一些蒙皮零件采用了多台阶化铣加工；F119发动机上的钛合金宽弦叶片在超塑扩散连接之前采用化铣加工钛合金板材。
80年代前美国、英国化铣工艺已经非常成熟，表现在以下几方面。
◆ 5.1 研究的材料齐全
不仅有铝合金、钛合金、钢及不锈钢、镍合金、铜合金等常用材料化铣工艺，而且有银、镁、金、耐高温材料、锌、玻璃、陶瓷、铍等材料的化铣工艺。
◆ 5.2 配套材料品种齐全，化铣设备齐全
机械方式刻形胶有美国ADCOAT公司的AC系列保护胶、TURCO公司的保护胶、光刻胶有KODAK公司的系列光刻胶。腐蚀溶液也有专门的公司提供，如TURCO公司。有各种检测设备、仪器。刻形技术除去常规的方法外，美国还掌握激光刻形技术、化铣实时监控技术及封闭式工件自适应提升技术。总之，在美国，化铣生产的各个环节所需要的材料与设备都有专门的公司进行研究，并提供相关产品。
◆ 5.3 各家航空公司都有相应的工艺标准
波音公司BAC标准、麦道公司DPS标准中，对化铣前后的各种相关材料及工艺都有相关标准。
俄罗斯的化铣技术落后于美、英国家，主要是俄罗斯所采用的工艺方法和化铣材料对环境影响比较大，同时标准单一，可选择余地小。

■ 6 精密钣金成形技术
先进飞机钣金壁板的明显特点是蒙皮厚、筋条高、结构网格化、整体集成度大、结构刚度大和难以成形。第三代飞机和大型飞机气动外形要求严、寿命要求长，钣金件不许敲击成形，大都采用精密成形技术。
在浅筋条小曲??波音的数控喷丸系统，不仅可控制成形参数，而且可预测和控制喷丸强化与抛光工序对壁板外形的影响，并研发了叶轮式数控抛丸设备。
在高筋网格式整体壁板研制生产中，开发压弯与喷丸复合成形技术，发展了带自适应系统的数控压弯机。
对大型飞机的超大型壁板发展了应力松弛成形／校形技术，洛克威尔公司和美国空军联合开发这种技术，用于制造B—1B轰炸机的机翼上、下壁板，长50mm，最大宽度9mm，厚度从0.1mm变到2.5mm，带有突变和筋条，据称是世界上用该技术成形的最大壁板。并且通过试验和数值分析方法，掌握了预弯量的控制技术。
精密钣金成形技术研究，大力发展成形过程的数值仿真和变形过程的预测技术；重视材料在成形后的性能研究；特别注意成形过程的精确监测、控制技术和在线检测技术的研究。
随着铝锂合金用量大幅度增加，发展了铝锂合金厚板成形技术。
在成形设备方面，除扩大规格外，弯管、旋压、滚弯、拉形、橡皮囊液压成形、喷丸及压弯设备等均已普遍实现计算机控制，并实现了位移、载荷控制的精密化。

■ 7 超塑成形／扩散连接技术（SPF／DB）
超塑成形的研究始于60年代，当时IBM用Zn22Al合金材料以两种方式（钣金成形和体积成形）来成形计算机部件，并在1965年4月申请了有关超塑成形的专利。
70年代铝合金和钛合金方面的超塑成形研究取得了突破，在美国空军资助下，推出了有洛克威尔、麦道、格鲁曼及波音4家大公司参加的BLATS计划，即“组合式、低成本、先进钛合金”计划，钛合金SPF，SPF／DB技术是其中的重点研究项目, 研究项目的各种结构验证件在多机种上试飞,通过验证并进入了批生产。
SPF，SPF／DB构件研制中的结构形式从单层SPF构件到SPF／DB双层板、三层板、四层板等，层数越来越多，构件尺寸越来越大，形状越来越复杂。
美国有许多公司具有生产SPF，SPF／DB构件的能力，主要有LTV Aerospace and Defense co.，Ontaria Technologies corp.，Rockwell international，Rohr Industries以及波音公司、普惠公司等。生产的产品有：CF6—80发动机上的导流叶片；F—15飞机上有SPF／DB结构件70余件；F—18上有20多件钛合金SPF／DB结构件；JSF飞机的后缘襟翼和副翼；F—22战斗机也采用了SPF／DB组合结构，如后机身钛合金超塑性成形／扩散连接的隔热板等，采用SPF／DB结构件后，减重10％～30％，成本降低25％～40％。
SPF，SPF／DB作为一种高性能整体结构低成本先进制造技术在其他发达国家也倍受重视，欧洲超塑成形技术发展很快。俄罗斯具有世界上最大的超塑技术研究所，有数百人在从事研究。法国的超塑公司有：Snecma ，Dassauit，ACB公司生产SPF设备并制造SPF，SPF／DB构件，达索公司也具有SPF，SPF／DB构件生产能力，哈佛公司从1990年开始研究SPF／DB工艺，已具备批生产能力。德国MBB公司用SPF方法生产卫星上的推进剂箱体。BAE英国宇航公司生产多种航空SPF／DB构件，如A320机翼检修口盖、A310机前缘缝翼收放机构蒙皮等。英国、德国、意大利、西班牙合作生产的90年代欧洲战斗机EFA上也采用了SPF，SPF／DB结构件。
美国和欧洲国家的超塑成形／扩散连接专用设备采用了计算机控制或机械手工作，自动化控制程度高。
还有许多其他国家对超塑成形／扩散连接具有相当高的技术研究和开发能力，如日本。当前SPF／DB发达的国家正在深入地开展铝锂合金、陶瓷材料、高温复合材料、金属间化合物及纤维增强金属基复合材料等的SPF，SPF／DB研究。

■ 8 先进焊接技术
焊接技术发展日新月异，焊接新技术不断拥现，在现代飞机制造中焊接技术的应用越来越多，例如以电子束焊接为代表的高能束流焊接技术工程应用日趋成熟，以其优质的接头性能、较小的焊接变形等特点而逐渐成为飞机某些重要构件焊接的主要方法。又如近年发展起来的搅拌摩擦焊新技术，以其低于熔点塑性的连接特点，接头力学性能接近母材，能实现一般焊接方法无法焊接的高强铝合金焊接，将会给飞机铝合金结构件(如壁板、蒙皮、梁、桁等)的加工带来革命性的变化。俄罗斯和西方发达国家焊接技术发展迅速，在许多飞机型号上得到了较普遍的应用，焊接技术已成为先进飞机研制不可缺少的支撑技术。
◆ 8.1 俄罗斯飞机制造中的焊接技术
俄罗斯以其世界最高的焊接技术水平，系统的焊接结构研究成果，与结构设计、选材和焊接技术的发展(基础研究)紧密结合，在飞机制造中大量采用焊接技术。70年代初研制出的苏—27飞机极具代表性，焊接技术的应用几乎遍及全机，除了常规的TIG焊用于飞机导管、某些铝合金构件，点焊用于蒙皮、组合梁、框、长桁等零件的高强铝合金构件焊接外，并广泛采用焊接新技术，如电子束焊、穿透焊、双弧焊、高频感应组装钎焊、潜弧焊等，焊接部件达800多个，零件达数千件。随着焊接技术的发展，图波列夫设计局采用了电子束焊接长寿命钛合金整体壁板，米格—29采用焊接铝锂合金整体油箱等结构。
◆ 8.2 欧、美国家现代飞机制造中焊接技术的应用
由于其设计思想采用损伤容限设计，强度与韧性的结合是考虑的关键，从较长的安全工作寿命角度出发，焊接一般用于次承力结构中。近年来，随着现代飞机结构中钛合金用量增加；出于飞机结构工艺性、加工的经济性考虑；新的焊接技术搅拌摩擦焊的出现，使得原来不能用或不推荐用于焊接结构的高强铝合金的焊接成为可能，上述的情况正在变化，焊接技术在现代飞机制造中的重要性正在逐渐增加，甚至有人认为“由热等静压铸钛件经电子束焊构成钛合金主承力构件有可能成为飞机制造的第三个里程碑”。
◆ 8.3 扩大焊接工艺在飞机中的应用
国外围绕着下述几个方面还在继续开展应用研究工作。
○ 优化焊接工艺方法：采用变极性等离子电弧焊、激光束焊、电子束焊及搅拌摩擦焊等新的方法，提高焊接件的强度并改善其疲劳性能。
○ 焊接自动化：采用由计算机控制的焊接设备和检测设备，可以改变工艺可变性控制，提高焊接速度和焊接质量，降低焊接结构的成本。
○ 改善检测技术：研究更适合于复杂焊接接头的无损检测方法，拓宽焊接技术的应用。