过去用纤维增强塑料取代金属材料制造飞机零部件,主要是用于军用产品,按军方要求只考虑减轻飞机质量,因此可以接受部分成本的提高。但目前的情况是不论军品或者民品,如果不能降低成本就无法采用这些材料。碳纤维增强塑料的原材料价格即便稍微降低一点,在与铝合金、钛合金比较时价格仍偏高。因为包括成形工艺在内的零部件制造工艺复杂,成本高。因此解决办法之一是利用纤维增强塑料的固有特性,对复杂形状零部件进行整体成形,减少零部件数量和减少组装工序。
目前美国正在开发整体成形碳纤维增强塑料发动机部件,开发目标是与原来金属部件比较降低成本10%-40%,减轻质量10%-50%。特别是重视利用树脂连续成形(RTM)的综合整体成形部件的开发。美国F-119飞机发动机的入口框架就是利用整体成形的军用低内外涵涡扇发动机部件。该部件过去是用钛铝合金经机加工制成圆环,再用焊接组装每个叶片的制造工艺。所述碳纤维增强塑料框架是在具有整体形状的封闭金属模型中铺设层压碳纤维编织物预制件并进行固定后,含浸树脂、硬化,即利用树脂连续成形法制造。由于超声速飞机的气动加热使温度升高,因此该成形用树脂应采用比环氧树脂更耐高温的树脂。因为无需人工焊接组装工序,可以降低该入口框架的总体成本。涡扇出口壳体也是用树脂连续成型的发动机部件。而且涡扇固定叶片与平台作为两个独立部件利用纤维增强塑料也试制成功。不过两个部件的组装需采用人工粘接工艺,所以固定叶片与平台的成本增加。
为降低涡扇总体的生产成本,对4个固定叶片和内外支撑平台全部采用碳纤维增强塑料单板结构,无需粘接组装工艺。为降低成本,在金属材料方面目前正采用精密铸造等先进技术整体成形复杂形状部件,减少零件数量和组装工艺。综合考虑模型的耐热性,成型装置成本和成型时变形引起的精度下降等,纤维增强塑料的整体成型比金属的整体成型在开发和设备成本等方面更有利。由此可以看出今后发动机材料工艺的发展方向是利用纤维增强塑料整体成型工艺取代现有的单个零部件组装工艺。