H135 sraigtasparnis naudoja anglies pluoštu sustiprintą polimerą aliuminio konstrukcinėms dalims pakeisti

"Airbus" sėkmingai pakeitė originalų H135 sraigtasparnio aliuminio lydinio žiedo rėmą anglies pluoštu sustiprintu polimeru (CFRP) kaip žaliava, naudodama kelių dalių kombinuotą ruošos ir vienkartinio pilimo procesą.

Kaip greitosios medicinos pagalbos ir oro greitosios pagalbos sraigtasparnis, "Airbus H135" lengvasis dviejų variklių sraigtasparnis tapo sraigtasparniu, turinčiu mažiausias eksploatavimo ir priežiūros išlaidas tarp panašių "Airbus" produktų dėl didelio patikimumo, daugiafunkcinių ir ekonomiškų pranašumų. Šiuo metu daugiau nei 1350 H135 veikia daugiau nei 60 šalių ar regionų ir teikia paslaugas daugiau nei 300 operatorių. Tačiau, padidėjus H135 skrydžio laikui, atitinkami reguliaraus veikimo ir priežiūros duomenys rodo, kad aliuminio lydinio žiedinis rėmas, jungiantis CFRP uodegos spindulį ir CFRP uodegos rotoriaus skydą, yra linkęs į nuovargį ir koroziją, o tai tiesiogiai lemia eksploatavimo ir priežiūros aptikimo išlaidų padidėjimą. Siekdama sumažinti išlaidas ir užtikrinti kėbulo saugumą, "Airbus" pradėjo studijuoti naują žiedinio rėmo atsparumo korozijai ir nuovargiui proceso projektavimo schemą.

"Airbus" pirmą kartą apsvarstė schemą, pagrįstą titano lydiniu, tačiau apdirbimo procesas ir titano lydinio schemos žaliavos yra brangesnės nei aliuminio schema. Todėl daugiadisciplininė MOKSLINIŲ TYRIMŲ ir plėtros komanda sukūrė naują projektavimo schemą, pagrįstą CFRP, naudodama išankstinio paruošimo, vakuuminio perfuzijos (VAP) ir dervos perdavimo liejimo (RTM) procesus. Po skaičiavimo naujos schemos svoris sumažėja 25%, palyginti su aliuminio schema, o išlaidos sumažinamos 50%, palyginti su titano lydinio schema, o tai žymiai sumažina aptikimo ir priežiūros išlaidas.

Inžinieriai negali pakeisti esamos uodegos pluošto ir uodegos rotoriaus skydo konstrukcijos, o žiedinis rėmas yra pagrindinė konstrukcija, jungianti uodegos spindulį ir uodegos rotoriaus skydą. Todėl CFRP žiedinis rėmas turi turėti tuos pačius sujungimo paviršius ir geometrinius matmenis kaip ir originalus aliuminio rėmas, kuris labai riboja dizaino schemos laisvę. Per komunikaciją ir vertinimą inžinierių komanda ir projektavimo, streso ir gamybos inžinieriai galiausiai nusprendžia naudoti standartines specifikacijos medžiagas, kurios buvo plačiai naudojamos faktinėje gamyboje, kad būtų sumažintos mttp sąnaudos ir vėlesnės partijos gamybos sąnaudos. Tarp jų, g0986 twill anglies pluoštas American Hexcel bendrovė naudojama naujoje schemoje buvo plačiai naudojamas pilant liejimo kitų Sraigtasparnių projektus Airbus; Pilant derva yra vienas komponentas RTM6 epoksidinės dervos iš liukų kompanijos, kuri jau praėjo "Airbus" sraigtasparnių kompanijos dervos pilstymą ir RTM sertifikavimą.

Dėl didelio žiedo rėmo geometrijos nedislokavimo inžinieriai sukūrė papildomus gabalus ir įpjovas priešformą, kad būtų išvengta raukšlių liejimo metu. Vėliau inžinieriai išbandė vidinio flanšo gniuždymo stiprumą, patikrino CFRP žiedinio rėmo diegimo pajėgumą ir sąsają tarp CFRP žiedinio rėmo ir nepriverstinės polimero gusset plokštės atliekant statinius ir dinaminius tempimo bandymus. Bandymų rezultatai rodo, kad naujoji CFRP žiedo rėmo konstrukcija yra labai tvirta ir gali saugiai atlaikyti numatomą apkrovą.

Dervos pilimui inžinierių komanda sukūrė keturias preformas, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje. Tarp jų, Nr. 3 preforma apima dvi dalis A ir B; Preforma Nr. 4 yra nepastiprinta polimerinė gusset plokštė, užtikrinanti t-ploto sujungimą.

Keturioms preformoms inžinierių komanda sukūrė atitinkamus specialius įrankius, o tada surinko visas preformas ir žiedines gusset plokštes į galutinį kietėjimo įrankį. Galutiniai pilni kietėjimo įrankiai yra pagaminti iš aliuminio lydinio, įskaitant mėlynus įrankius, pritvirtintus prie pilkos pagrindo plokštės, žalią žiedo įrankį, sujungtą iš kelių dalių, ir oranžinį ir geltoną viršutinį žiedą. Kelių dalių sujungimo įrankių projektavimo tikslas yra užkirsti kelią susitraukimo jėgai, kurią sukelia džiovinimo įrankių aušinimas kietėjimo ir aušinimo metu.

Užbaigus laminatų ir įrankių surinkimą, inžinierių komanda naudoja tipiškiausią ir ekonomiškiausią VAP proceso schemą dervų pilimui. Po kietėjimo, aušinimo ir griovimo žingsnių komanda atlieka apdailos apdirbimą dalių kraštams, o po to atlieka didelio tikslumo gręžimą vėlesniems kniedijimo darbams. Siekiant užtikrinti sujungimo tikslumą tarp žiedinio rėmo ir uodegos sijos bei uodegos rotoriaus skydo, jungties konstrukcijos toleravimas kontroliuojamas±0.4mm. Baigtinių elementų analizės rezultatai rodo, kad naujosios schemos dieprojektinio projektavimo rezultatai yra "vienkartiniai sėkmingi" ir gali atitikti tolerancijos reikalavimus.

Naujasis "Airbus" CFRP žiedo rėmo dizainas buvo baigtas maždaug prieš metus, tačiau prireikė daug laiko, kad iš aliuminio lydinio būtų pakeistas į kompozicinę medžiagą. Bendrovė turi apsvarstyti daugelį problemų, tokių kaip dizaino racionalumas, proceso etapų tikrinimas ir patvirtinimas, masinės gamybos stabilumas ir pan. Be to, taip pat labai svarbus personalo mokymas naujam procesui. Turi būti užtikrinta, kad kiekvienos grandies inžinerinis personalas būtų pasirengęs prisitaikyti prie naujos projektavimo schemos. "Airbus" mano, kad žiedinių rėmų gamybos konvertavimas iš aliuminio lydinio proceso į CFRP procesą yra ne tik paprastas esamų dalių modifikavimas, bet ir technologinis pokytis "Airbus" sraigtasparnių skyriuje; Tarp jų sudėtingiausias darbas yra ne atitikti geometrinės tolerancijos reikalavimus, bet sėkmingai plėtoti formas.

Šiuo metu visi naujai pagaminti H135 sraigtasparniai yra aprūpinti naujais CFRP žiediniais rėmais. Dėl puikaus atsparumo korozijai ir atsparumo nuovargiui naujajame CFRP žiediniame rėme "Airbus" sumažino gaminio svorį apie 0,5 kg, žymiai pagerino saugos charakteristikas ir sumažino aptikimo laiką bei išlaidas.