Airbus korvasi onnistuneesti H135-helikopterin alkuperäisen alumiiniseosrenkaan rungon hiilikuituvahvisteisella polymeerillä (CFRP) raaka-aineena käyttämällä moniosaista yhdistettyä aihiota ja kertakaatoprosessia.
Airbus H135 -kevyestä kaksimoottorisesta helikopterista on tullut Airbusin vastaavista tuotteista halvimmilla käyttö- ja ylläpitokustannuksilla varustettuna ensiapu-/lennonambulanssihelikopterina korkean luotettavuuden, monitoimi- ja kustannusetujensa ansiosta. Tällä hetkellä yli 1350 H135:tä on käytössä yli 60 maassa tai alueella, ja ne tarjoavat palveluita yli 300 operaattorille. H135:n lentoajan pidentyessä asiaankuuluvat säännölliset käyttö- ja huoltotiedot osoittavat kuitenkin, että alumiiniseoksesta valmistettu rengasrunko, joka yhdistää CFRP-peräpalkin ja CFRP-peräroottorin suojuksen, on altis väsymiselle ja korroosiolle, mikä johtaa suoraan käytön ja huollon lisääntymiseen. havaitsemiskustannukset. Kustannusten alentamiseksi ja korin turvallisuuden varmistamiseksi Airbus alkoi tutkia uutta prosessisuunnittelusuunnitelmaa rengasmaisen rungon korroosion- ja väsymiskestävyydelle.
Airbus harkitsi ensin titaaniseokseen perustuvaa järjestelmää, mutta titaaniseosjärjestelmän työstöprosessi ja raaka-aineet ovat alumiinia kalliimpia. Siksi monitieteinen T&K-tiimi kehitti uuden CFRP-pohjaisen suunnittelujärjestelmän käyttämällä prepreg-, tyhjiöavusteista perfuusio- (VAP) ja hartsisiirtomuovausprosesseja (RTM). Laskennan jälkeen uuden järjestelmän paino pienenee 25 prosenttia alumiinijärjestelmään verrattuna ja kustannukset 50 prosenttia titaaniseosjärjestelmään verrattuna, mikä vähentää merkittävästi havaitsemis- ja ylläpitokustannuksia.
Insinöörit eivät voi muuttaa takapalkin ja häntäroottorin suojuksen nykyistä rakennetta, ja rengasmainen runko on päärakenne, joka yhdistää peräpalkin ja pyrstön roottorin suojuksen. Siksi CFRP-rengasrungolla on oltava sama liitospinta ja geometriset mitat kuin alkuperäisellä alumiinirungolla, mikä rajoittaa suuresti suunnittelun vapautta. Viestinnän ja arvioinnin avulla insinööritiimi sekä suunnittelu-, stressi- ja tuotantoinsinöörit päättävät lopulta käyttää standardispesifikaation materiaaleja, joita on laajalti käytetty todellisessa tuotannossa, jotta voidaan minimoida T&K-kustannukset ja myöhemmät erävalmistuskustannukset. Niistä uudessa järjestelmässä käytetty amerikkalaisen Hexcel-yhtiön g0986-toimikas hiilikuitu on ollut laajalti käytössä muiden Airbusin helikopteriprojektien valumuovauksessa; Kaatamisen hartsi on luukkuyhtiön yksikomponenttinen rtm6 epoksihartsi, joka on jo läpäissyt Airbus-helikopteriyhtiön hartsivalauksen ja RTM-sertifioinnin.
Rengasrungon geometrian äärimmäisen käyttökelvottomuuden vuoksi insinöörit suunnittelivat lisäleikkauksia ja lovia aihioon välttääkseen ryppyjä muovauksen aikana. Myöhemmin insinöörit testasivat sisemmän laipan puristuslujuuden, varmistivat CFRP-rengasrungon levityskapasiteetin sekä CFRP-rengasmaisen rungon ja vahvistamattoman polymeerikierrelevyn välisen rajapinnan staattisten ja dynaamisten vetokokeiden avulla. Testitulokset osoittavat, että uusi CFRP-rengasrunkorakenne on erittäin vankka ja kestää turvallisesti odotetun kuormituksen.
Hartsin kaatamista varten insinööriryhmä kehitti neljä aihiota alla olevan kuvan mukaisesti. Niiden joukossa aihio nro 3 sisältää kaksi osaa A ja B; Aihio nro 4 on vahvistamaton polymeerikiiltolevy, joka varmistaa t--alueen liittämisen.
Insinööritiimi kehitti neljää aihiota varten niiden vastaavat erikoistyökalut ja kokosi sitten kaikki aihiot ja rengasmaiset kulmalevyt yhteen lopulliseksi kovetustyökaluksi. Lopulliset täydelliset kovettumistyökalut on valmistettu alumiiniseoksesta, mukaan lukien siniset työkalut, jotka on kiinnitetty harmaaseen pohjalevyyn, vihreä rengastyökalut, jotka on jaettu useilla osilla, sekä oranssi ja keltainen ylärengastyökalut. Moniosaisten liitostyökalujen suunnittelun tarkoitus on estää työkalun jäähdytyksen aiheuttama kutistumisvoima kovettumisen ja jäähdytyksen aikana.
Laminaattien ja työkalujen kokoonpanon jälkeen insinööritiimi käyttää tyypillisintä ja kustannustehokkainta{0}}VAP-prosessijärjestelmää hartsin kaatamiseen. Kovetus-, jäähdytys- ja muotista irrotusvaiheiden jälkeen tiimi viimeistelee osien reunojen viimeistelyn ja suorittaa sitten erittäin-tarkkuusporauksen myöhempää niittausta varten. Rengasmaisen rungon sekä peräpalkin ja peräroottorin suojuksen välisen liitännän tarkkuuden varmistamiseksi liitoksen suunnittelutoleranssia on valvottava± 0,4 mm. Elementtianalyysin tulokset osoittavat, että uuden järjestelmän meistisuunnittelun tulokset ovat "kertaluonteisia" ja voivat täyttää toleranssivaatimukset.
Airbusin uusi muotoilu CFRP-rengasrungolle valmistui noin vuosi sitten, mutta alumiiniseoksesta komposiittimateriaaliksi muuttaminen kesti kauan. Yrityksen on otettava huomioon monia ongelmia, kuten suunnittelun rationaalisuus, prosessivaiheiden todentaminen ja vahvistaminen, massatuotannon vakaus ja niin edelleen. Lisäksi henkilöstön koulutus uutta prosessia varten on myös erittäin tärkeää. On varmistettava, että jokaisen linkin insinöörit ovat valmiita sopeutumaan uuteen suunnittelusuunnitelmaan. Airbus uskoo, että rengasrunkojen valmistuksen muuttaminen alumiiniseosprosessista CFRP-prosessiksi ei ole vain yksinkertainen muutos olemassa oleviin osiin, vaan teknologinen muutos Airbusin helikopteriosastolla; Niistä haastavin työ ei ole geometristen toleranssivaatimusten täyttäminen, vaan aihioiden onnistunut kehittäminen.
Tällä hetkellä kaikki äskettäin valmistetut H135-helikopterit on varustettu uusilla CFRP-rengasrungoilla. Uuden CFRP-rengasrungon erinomaisen korroosionkestävyyden ja väsymiskestävyyden ansiosta Airbus on vähentänyt tuotteen painoa noin 0,5 kg, parantanut merkittävästi turvallisuutta ja vähentänyt havaitsemisaikoja ja -kustannuksia.
