破效率与成本之困，助低空经济高飞

来源：滚动播报

（来源：新华日报）

□ 本报记者 徐冠英

切入低空经济赛道后，江苏恒神股份有限公司（简称“恒神”）发现低空制造业发展的两大瓶颈：低空飞行器的结构件，用热压罐工艺固化成型，成本高、效率低；给不同整机厂供货，同样的材料要重复做适航验证，快则半年、慢则更久。

恒神决定闯关攻坚，把结构件成型时间从“小时级”压到“分钟级”，把重复适航验证变成“一次验证、行业共享”。近日，该公司联合南京航空航天大学、哈尔滨工业大学苏州研究院，开始筹建江苏省低空经济高性能复合材料与结构安全重点实验室。

破解制造和适航验证瓶颈

盖房时，钢筋和混凝土混合起来，就有了承重力很强的建筑骨架。该实验室副主任、恒神公司工程技术中心总工程师刘伟介绍，碳纤维就像钢筋、树脂就像混凝土，它们混合成预浸料，再经过高温固化成型，便成为低空飞行器的结构件，如机翼、机身等。因为是碳纤维复合材料，这些结构件轻盈且坚固。

他指向车间里一个比大巴车还大的“罐子”说，这是热压罐，原本用于航空航天器的结构件制造，设备投资上千万元，单次固化需要8—10个小时，用来做尺寸较小的低空飞行器结构件，能耗大、效率低，难以支撑规模化量产。但低空飞行器结构件的成型，业内目前主要采用热压罐工艺。

实验室首个攻关课题“非热压罐快速固化预浸料及成型工艺研究”，就是开发适配低空飞行器的工艺，如真空袋压、模压，取代热压罐工艺，把结构件成型周期压缩到“分钟级”。在此基础上确定的第二、第三个课题，分别是开发高性能增韧树脂体系，即研制出兼具高韧性与快速固化能力的预浸料；针对中小型、标准化零部件，开发快速模压成型的自动化装备，在120℃—150℃下实现3—10分钟快速固化。

第四个课题指向验证方面的瓶颈，一是建立国产复合材料适航共享数据库，把经过规范试验和统计分析形成的材料性能等数据积累下来，公开给低空企业和监管部门，减少重复验证；二是研究更高效的适航验证方法，让这些数据支撑物理模型，提高验证效率。

该课题负责人、南京航空航天大学民航学院副教授黄天翔介绍，目前复合材料适航验证是“积木式”的，就是从最基础的材料试样开始，到结构元件、部件、整机结构逐层验证，非常严谨但试验数量多、周期长、成本高。而低空经济产品更新速度快，未来会出现大量新材料、新构型、新型号，如每种材料、每个型号、每家企业都从头做大量重复试验，存在时间和成本的浪费。

“以前很多安全问题主要靠做试验来证明，未来要在可靠试验数据的基础上，让经过验证的高可信物理模型帮忙判断‘哪里最危险、哪些试验必须做、哪些数据可复用’。”黄天翔说，“研究‘试验数据+物理模型’融合的验证方法，并不是想取消必要的试验，而是在安全标准不降的前提下，提高验证效率、降低重复投入，缩短国产材料进入航空应用的周期。”

从项目合作变体系化协同

4个课题构成从材料到工艺再到适航验证的攻关矩阵，说到底是破解效率与成本之困。

三方牵手，规划约130人的核心研发队伍。恒神由工程技术中心牵头，组织90余人的团队，主要承担材料开发、工艺验证和中试放大任务；南航10—15人，主导自动化装备、虚拟试验仿真和适航验证方法研究；哈工大苏州研究院15—20人，聚焦功能一体化、变形结构、健康监测等前沿方向。

恒神与南航曾共同承担2023年江苏省重点研发计划项目，还共建碳纤维复合材料联合实验室、航空复合材料及部件创新联合体。恒神与哈工大在“超高强高模碳纤维工程化关键制备技术”等项目上也有合作，项目成果达国际先进水平，还设有联合培养博士后的工作站。

此次筹建省重点实验室，三方的合作升级为体系化协同：实验室实行“理事会领导下的主任负责制”，理事会由三方高层组成，审议重大决策和经费预算；各课题实行企业、高校各一名负责人的“双负责人制”。

对恒神来说，建设新的创新平台，带来的不仅是增量资源，还有研发体系甚至研发文化的变革。公司内相关研发力量集中到一个平台，研发从“工艺导向”向“科学+工程双驱动”调整。刘伟告诉记者：“过去恒神的研发更多是工程师文化，遇到问题靠实验试错、凭经验解决；现在我们想把学术研究的逻辑纳入研发，先问‘为什么’再解决‘怎么做’。这对工程师的学术思维和研发流程的重构都是挑战，我们已经开始组织技术骨干参加高校的学术研讨和专项培训，帮团队实现转变。”

卖产品定标准更要赢未来

4个课题都是有一定挑战性的。黄天翔介绍，比如第四个课题并不是简单地建一个数据库、做几个算法。复合材料本身非常复杂，要让一个物理模型能够预测结构安全状态，比一般工程仿真要求高得多。他们希望，逐步建设从国产材料适航数据积累，到结构安全评价，再到新型适航验证方法的一整套技术体系，为江苏乃至国内低空飞行器使用国产高性能复合材料提供基础支撑。

作为国内为数不多的碳纤维及复合材料全产业链企业、制造业单项冠军企业，恒神已拥有9个国家级、省级创新平台。筹建省重点实验室，恒神拟投入1.2亿元，主要用于研发设备购置、中试线建设、人才引进和课题研究。近期目标是用两年建成国内首个低空经济复合材料全链条研发平台，形成覆盖材料研制、工艺开发、结构设计、适航验证的完整能力体系，在非热压罐快速固化工艺、高韧性阻燃预浸料、适航虚拟试验等方向形成标志性成果并实现产业化应用。远期目标是建成国家级研发平台，构建“设计—制造—验证—运维”一体化技术体系，推动低空制造业发展。

在恒神看来，这1.2亿元是对低空经济的战略性投资。最直接的回报是快速固化预浸料、低成本工艺包等产品的销售收入，参与建设的适航数据库、虚拟试验规范成为行业标准，而更深远的回报则是推动中国低空经济在全球竞争中形成优势、赢得未来。