Airbus úspěšně nahradil původní prstencový rám z hliníkové slitiny vrtulníku H135 polymerem vyztuženým uhlíkovými vlákny (CFRP) jako surovinou pomocí vícedílného kombinovaného předlisku a-jednoho procesu lití.
Jako vrtulník zdravotnické záchranné služby / vrtulník letecké záchranné služby se lehký dvoumotorový vrtulník Airbus H135 stal vrtulníkem s nejnižšími náklady na provoz a údržbu mezi podobnými produkty Airbus díky své vysoké spolehlivosti, multifunkčnosti a cenovým výhodám. V současné době je v provozu více než 1350 H135 ve více než 60 zemích nebo regionech, které poskytují služby více než 300 operátorům. S prodlužující se dobou letu H135 však příslušné údaje o pravidelném provozu a údržbě ukazují, že prstencový rám z hliníkové slitiny spojující CFRP ocasní nosník a CFRP štít ocasního rotoru je náchylný k únavě a korozi, což přímo vede ke zvýšení provozu a údržby. náklady na detekci. Aby se snížily náklady a zajistila bezpečnost karoserie, začal Airbus studovat nové schéma návrhu procesu pro odolnost proti korozi a únavě prstencového rámu.
Airbus nejprve zvažoval schéma založené na slitině titanu, ale proces obrábění a suroviny schématu slitiny titanu jsou dražší než schéma hliníku. Proto multidisciplinární tým výzkumu a vývoje vyvinul nové konstrukční schéma založené na CFRP s použitím procesů prepreg, vakuově asistované perfuze (VAP) a pryskyřičného transferového lisování (RTM). Po výpočtu se hmotnost nového schématu sníží o 25 procent ve srovnání se schématem hliníku a náklady se sníží o 50 procent ve srovnání se schématem slitiny titanu, což výrazně snižuje náklady na detekci a údržbu.
Inženýři nemohou změnit stávající konstrukci ocasního nosníku a štítu ocasního rotoru a prstencový rám je hlavní konstrukcí spojující ocasní nosník a štít ocasního rotoru. Prstencový rám z CFRP proto musí mít stejnou připojovací plochu a geometrické rozměry jako původní hliníkový rám, což značně omezuje volnost konstrukčního schématu. Prostřednictvím komunikace a hodnocení se inženýrský tým a konstruktéři, technici stresu a výroby nakonec rozhodnou použít materiály standardních specifikací, které byly široce používány ve skutečné výrobě, aby se minimalizovaly náklady na výzkum a vývoj a následné náklady na sériovou výrobu. Mezi nimi keprové uhlíkové vlákno g0986 americké společnosti Hexcel použité v novém schématu bylo široce používáno při lití jiných projektů vrtulníků Airbus; Pryskyřice pro zalévání je jednosložková epoxidová pryskyřice rtm6 společnosti hatch, která již prošla zaléváním pryskyřicí a certifikací RTM vrtulníkové společnosti Airbus.
Vzhledem k extrémní nepoužitelnosti geometrie prstencového rámu inženýři navrhli dodatečné řezy a zářezy v předlisku, aby se zabránilo vráskám během lisování. Následně inženýři otestovali pevnost vnitřní příruby v tlaku, ověřili kapacitu rozmístění prstencového rámu z CFRP a rozhraní mezi prstencovým rámem z CFRP a nevyztuženou polymerovou styčníkovou deskou prostřednictvím statických a dynamických tahových zkoušek. Výsledky testů ukazují, že nová konstrukce prstencového rámu z CFRP je velmi robustní a bezpečně zvládne očekávanou zátěž.
Pro lití pryskyřice vyvinul technický tým čtyři předlisky, jak je znázorněno na obrázku níže. Mezi nimi předlisek č. 3 obsahuje dvě části A a B; Předlisek č. 4 je nevyztužený polymerový styčníkový plech, který zajišťuje spojení t-oblasti.
Pro čtyři předlisky vyvinul technický tým odpovídající speciální nástroje a poté všechny předlisky a prstencové styčníkové desky smontoval dohromady do konečného vytvrzovacího nástroje. Konečné kompletní vytvrzovací nástroje jsou vyrobeny z hliníkové slitiny, včetně modrých nástrojů upevněných na šedé základní desce, zelených prstencových nástrojů spojených několika díly a oranžového a žlutého horního prstence. Účelem vícedílných spojovacích nástrojů je zabránit smršťovací síle způsobené chlazením nástroje během vytvrzování a chlazení.
Po dokončení montáže laminátů a nástrojů použije technický tým nejtypičtější a nákladově{0}}nejefektivnější schéma procesu VAP pro lití pryskyřice. Po krocích vytvrzení, ochlazení a vyjmutí z formy tým provádí dokončovací obrábění hran dílů a poté provádí vysoce přesné vrtání-pro následné nýtovací práce. Aby byla zajištěna přesnost spojení mezi prstencovým rámem a ocasním nosníkem a štítem ocasního rotoru, musí být konstrukční tolerance spojení kontrolována v rámci± 0.4 mm. Výsledky analýzy konečných prvků ukazují, že výsledky návrhu formy nového schématu jsou „jednorázové{2} úspěšné“ a mohou splnit požadavky na toleranci.
Nový design Airbusu pro prstencový rám z CFRP byl dokončen asi před rokem, ale trvalo dlouho, než se změnil z hliníkové slitiny na kompozitní materiál. Společnost musí zvážit mnoho problémů, jako je racionalita návrhu, ověřování a potvrzování procesních kroků, stabilita sériové výroby a tak dále. Kromě toho je velmi důležité také školení zaměstnanců pro nový proces. Je třeba zajistit, aby technický personál v každém spoji byl připraven přizpůsobit se novému schématu návrhu. Airbus věří, že konverze výroby prstencových rámů z procesu hliníkové slitiny na proces CFRP není pouze jednoduchou úpravou stávajících dílů, ale technologickou změnou v oddělení vrtulníků Airbus; Mezi nimi nejnáročnější práce není splnit požadavky na geometrickou toleranci, ale úspěšný vývoj předlisků.
V současné době jsou všechny nově vyrobené vrtulníky H135 vybaveny novými prstencovými rámy z CFRP. Díky vynikající odolnosti proti korozi a únavě nového prstencového rámu z CFRP snížil Airbus hmotnost produktu o přibližně 0,5 kg, výrazně zlepšil bezpečnostní výkon a zkrátil dobu detekce a náklady.
