Az Airbus sikeresen kicserélte a H135 helikopter eredeti alumíniumötvözet gyűrűkeretét szénszál erősítésű polimerre (CFRP) nyersanyagként több darabból álló kombinált előforma és egyszeri öntési folyamat alkalmazásával.
Sürgősségi orvosi szolgálat / légi mentőhelikopterként az Airbus H135 könnyű kétmotoros helikopter lett a legalacsonyabb üzemeltetési és karbantartási költséggel az Airbus hasonló termékei között, mivel nagy megbízhatósága, többfunkciós és költségelőnyei vannak. Jelenleg több mint 1350 H135 van szolgálatban több mint 60 országban vagy régióban, és több mint 300 szolgáltatónak nyújt szolgáltatásokat. A H135 repülési idejének növekedésével azonban a vonatkozó rendszeres üzemeltetési és karbantartási adatok azt mutatják, hogy a CFRP farokgerendát és a CFRP farok rotorvédőt összekötő alumíniumötvözet gyűrűs keret hajlamos a fáradtságra és a korrózióra, ami közvetlenül a működési és karbantartási észlelési költségek növekedéséhez vezet. A költségek csökkentése és a karosszéria biztonságának biztosítása érdekében az Airbus új folyamattervezési rendszert kezdett tanulmányozni a gyűrűs keret korrózió- és fáradtságállóságára.
Az Airbus először titánötvözeten alapult, de a megmunkálási folyamat és a titánötvözeti rendszer nyersanyagai drágábbak, mint az alumínium séma. Ezért a multidiszciplináris K + F csapat kifejlesztett egy új tervezési rendszert, amely a CFRP-n alapul, prepreg, vákuumasszisztált perfúziós (VAP) és gyantatranszfer -fröccsöntési (RTM) folyamatok felhasználásával. A számítás után az új rendszer súlya 25% -kal csökken az alumínium rendszerhez képest, és a költség 50% -kal csökken a titánötvözet rendszeréhez képest, ami jelentősen csökkenti az észlelési és karbantartási költségeket.
A mérnökök nem változtathatják meg a faroksugár és a farok rotorpajzs meglévő kialakítását, és a gyűrűs keret a faroksugár és a farok rotor pajzsát összekötő főszerkezet. Ezért a CFRP gyűrűs keretnek ugyanolyan csatlakozási felülettel és geometriai méretekkel kell rendelkeznie, mint az eredeti alumínium keretnek, ami nagymértékben korlátozza a tervezési rendszer szabadságát. A kommunikáció és az értékelés révén a mérnöki csapat, valamint a tervezési, stressz- és gyártási mérnökök végül úgy döntenek, hogy a tényleges gyártásban széles körben használt szabványos specifikációs anyagokat használják a K + F költségek és az azt követő kötegelt gyártási költségek minimalizálása érdekében. Ezek közül az amerikai Hexcel vállalat g0986 twill szénszálát, amelyet az új rendszerben használnak, széles körben használják az Airbus más helikopterprojektjeinek öntési fröccsöntésében; Az öntéshez használt gyanta a hatch cég rtm6 epoxigyanta egyik komponense, amely már átment az Airbus helikoptergyártó cég gyantaöntésén és RTM tanúsítványán.
A gyűrűkeret geometriájának rendkívül nem telepíthetősége miatt a mérnökök további vágásokat és bevágásokat terveztek az előformában, hogy elkerüljék a ráncokat a formázás során. Ezt követően a mérnökök statikus és dinamikus szakítóvizsgálatokkal tesztelték a belső karima nyomószilárdságát, ellenőrizték a CFRP gyűrűs keret kiépítési kapacitását, valamint a CFRP gyűrűs keret és a nem reinforced polimer gusset lemez közötti interfészt. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy az új CFRP gyűrűkeret kialakítása nagyon robusztus, és biztonságosan képes kezelni a várható terhelést.
A gyantaöntéshez a mérnöki csapat négy előformát fejlesztett ki az alábbi ábrán látható módon. Ezek közül a 3. számú előforma két A és B részt tartalmaz; A 4. preform egy nem megerősített polimer gusset lemez, amely biztosítja a t-terület csatlakoztatását.
A négy előformához a mérnöki csapat kifejlesztette a megfelelő speciális szerszámokat, majd az összes előformát és gyűrűs gusset lemezt összeillesztette a végső gyógyító eszközbe. A végső teljes kikeményítő szerszámok alumíniumötvözetből készülnek, beleértve a szürke alaplemezre rögzített kék szerszámokat, a több részből álló zöld gyűrűs szerszámokat, valamint a narancssárga és sárga felső gyűrűs szerszámokat. A többrészes splicing szerszámozás tervezési célja, hogy megakadályozza a szerszámhűtés okozta zsugorodási erőt a kikeményedés és hűtés során.
A laminátumok és szerszámok összeszerelésének befejezése után a mérnöki csapat a legjellemzőbb és legköltséghatékonyabb VAP folyamatrendszert használja a gyantaöntéshez. A kikeményedési, hűtési és lefokozási lépések után a csapat befejező megmunkálást végez az alkatrészek szélein, majd nagy pontosságú fúrást végez a későbbi szegecselési munkákhoz. A gyűrűs keret, valamint a faroksugár és a farokrorész pajzs közötti kapcsolat pontosságának biztosítása érdekében a csatlakozás tervezési toleranciáját a±0,4 mm. A végeselem-elemzési eredmények azt mutatják, hogy az új rendszer die design eredményei "egyszeri sikerek", és megfelelnek a tolerancia követelményeinek.
Az Airbus cfrp gyűrűkeretének új tervezése körülbelül egy évvel ezelőtt készült el, de hosszú időbe telt, amíg alumíniumötvözetről kompozit anyagra váltott. A vállalatnak számos problémát kell figyelembe vennie, például a tervezés racionalitását, a folyamatlépések ellenőrzését és megerősítését, a tömegtermelés stabilitását és így tovább. Emellett nagyon fontos az új folyamat személyzetének képzése is. Biztosítani kell, hogy az egyes összeköttetések mérnöki személyzete készen álljon az új tervezési rendszerhez való alkalmazkodásra. Az Airbus úgy véli, hogy a gyűrűkeret-gyártás átalakítása alumíniumötvözeti folyamatból CFRP-folyamattá nemcsak a meglévő alkatrészek egyszerű módosítása, hanem az Airbus helikopter-részlegének technológiai változása is; Ezek közül a legnagyobb kihívást nem a geometriai tolerancia követelményeinek való megfelelés, hanem az előformák sikeres fejlesztése jelenti.
Jelenleg minden újonnan gyártott H135 helikopter új CFRP gyűrűkerettel van felszerelve. Az új CFRP gyűrűkeret kiváló korrózióállóságának és fáradtságállóságának köszönhetően az Airbus körülbelül 0,5 kg-mal csökkentette a termék súlyát, jelentősen javította a biztonsági teljesítményt, és csökkentette az észlelési időt és a költségeket.
