織出一架飛行器

垂拱四年（公元668年），武則天敕令建造明堂，“命薛懷義作夾纻大像，其中大像高九百尺，鼻如千斛船，小指中容數(shù)十人并坐，夾纻以漆之”。這段文字描述的體量驚人的大型佛像，雖然尺寸有所夸大，但確是唐代夾纻漆器造像的典型。所謂夾纻漆器，也稱脫胎漆器，就是先用泥胎塑成造像，表面敷以麻布與漆，層層相疊，利用麻布的張力與漆的粘性塑化成形，待到漆層干固，淘洗除去泥胎，即得夾纻造像。這種夾纻工藝，算得上是世界上復(fù)合材料古代應(yīng)用的鮮明例證。當(dāng)年中國夾纻造像之精妙，至今仍令史學(xué)界嘆服。

今天復(fù)合材料正在航空器制造領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的位置。與唐代相比，細(xì)麻布換成了碳纖維，大漆則換成了工業(yè)膠。如此制造的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，重量輕于鋁合金，強(qiáng)度勝過鋼鐵，耐腐蝕性更是超越兩者?？湛虯350XWB家族創(chuàng)新性地大量使用碳纖維結(jié)構(gòu)，為該機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能貢獻(xiàn)良多。而這些大型結(jié)構(gòu)件，有些是在空客特制的復(fù)合材料“紡織機(jī)”上，像繡花般把碳纖維編織成形。

有些時候，我們需要的復(fù)合材料并不規(guī)則，此時普通的復(fù)合材料鋪設(shè)設(shè)備或“紡織機(jī)”就難以勝任。但是設(shè)計(jì)師們絕對不愿為了制造工藝的局限，放棄自己鐘情的特殊外形方案。特別是在航天領(lǐng)域，美國NASA的科學(xué)家們正考慮在航天器上大量使用大型復(fù)合材料部件，由此節(jié)省出的寶貴結(jié)構(gòu)重量就可以用于增加航程和改善載員生活環(huán)境。把碳纖維制造成復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)件絕不容易，更不便宜，更要命的是工期太長。為解決這一問題，NASA引入了全新設(shè)備——一臺全自動復(fù)合材料鋪設(shè)機(jī)器人。這臺機(jī)器人擁有6米長的機(jī)械臂，末端裝有16個碳纖維線軸，卷軸中央是鋪設(shè)工作頭，能夠根據(jù)曲面形狀自動選擇和裁減纖維并進(jìn)行鋪設(shè)，最高速度下每分鐘可以鋪設(shè)超過50米的纖維條。它還能在一個零件上使用多種規(guī)格的碳纖維，在高曲率部位選擇較細(xì)的碳纖維，而低曲率時則換成較寬的。機(jī)械臂裝在作業(yè)軌道上，這樣機(jī)械臂就能圍著零件工作。這是世界上最大的復(fù)合材料機(jī)器人之一，可以制造8米級大型部件。

這臺機(jī)器人的開發(fā)者是美國工業(yè)自動化設(shè)備企業(yè)電子沖擊公司（Electroimpact），該公司素來以自動纖維鋪設(shè)技術(shù)（AFP）著稱——那臺裝有16個線軸的工作頭讓人一下子想起19世紀(jì)紡織廠線軸飛旋的車間。

NASA顯然對這臺設(shè)備十分滿意。這臺碳纖維鋪設(shè)機(jī)器人的加入，讓NASA可以在短時間內(nèi)制造出外形復(fù)雜的復(fù)合材料零件。這意味著可以大幅度降低航天用大型復(fù)材部件的制造成本和周期。目前這套工業(yè)機(jī)器人正在阿拉巴馬州馬歇爾航天飛行中心投入工作。NASA的近期目標(biāo)是利用它快速制造設(shè)計(jì)師構(gòu)想的復(fù)材結(jié)構(gòu)件，并測試它們是否能夠勝任載人飛船的需求——這些飛船將把人類送往火星或其他地方。

也許有一天，我們可以直接織出一架飛行器，無論飛機(jī)還是飛船。endprint