Airbus a înlocuit cu succes cadrul original al inelului din aliaj de aluminiu al elicopterului H135 cu polimer armat cu fibră de carbon (CFRP) ca materie primă prin utilizarea preformei combinate din mai multe piese și a procesului de turnare unică.
În calitate de serviciu medical de urgență / elicopter de ambulanță aeriană, elicopterul airbus H135 cu motor dublu ușor a devenit elicopterul cu cel mai mic cost de operare și întreținere dintre produsele similare airbus datorită fiabilității sale ridicate, multifuncționalității și avantajelor de cost. În prezent, peste 1350 de H135 sunt în funcțiune în peste 60 de țări sau regiuni, oferind servicii pentru mai mult de 300 de operatori. Cu toate acestea, odată cu creșterea timpului de zbor al H135, datele relevante privind operarea și întreținerea regulată arată că cadrul inelar din aliaj de aluminiu care conectează fasciculul de coadă CFRP și scutul rotorului de coadă CFRP este predispus la oboseală și coroziune, ceea ce duce direct la creșterea costurilor de detectare a funcționării și întreținerii. Pentru a reduce costurile și a asigura siguranța corpului, Airbus a început să studieze o nouă schemă de proiectare a procesului pentru rezistența la coroziune și oboseală a cadrului inelar.
Airbus a luat în considerare mai întâi schema bazată pe aliaj de titan, dar procesul de prelucrare și materiile prime din schema aliajului de titan sunt mai scumpe decât schema de aluminiu. Prin urmare, echipa multidisciplinară R & D a dezvoltat o nouă schemă de proiectare bazată pe CFRP prin utilizarea proceselor de prepreg, perfuzie asistată în vid (VAP) și turnare prin transfer de rășină (RTM). După calcul, greutatea noii scheme este redusă cu 25% în comparație cu schema de aluminiu, iar costul este redus cu 50% în comparație cu schema aliajului de titan, ceea ce reduce semnificativ costurile de detectare și întreținere.
Inginerii nu pot schimba designul existent al fasciculului de coadă și al scutului rotorului coadă, iar cadrul inelar este structura principală care leagă fasciculul de coadă și scutul rotorului de coadă. Prin urmare, cadrul inelar CFRP trebuie să aibă aceeași suprafață de conectare și dimensiuni geometrice ca și cadrul original din aluminiu, ceea ce limitează foarte mult libertatea schemei de proiectare. Prin comunicare și evaluare, echipa de inginerie și inginerii de proiectare, stres și producție determină în cele din urmă să utilizeze materialele standard de specificație care au fost utilizate pe scară largă în producția reală, astfel încât să se minimizeze costul R & D și costul de fabricație al lotului ulterior. Printre acestea, fibra de carbon g0986 twill a companiei americane Hexcel utilizată în noua schemă a fost utilizată pe scară largă în turnarea altor proiecte de elicoptere ale Airbus; Rășina pentru turnare este o componentă rtm6 rășină epoxidică a companiei hatch, care a trecut deja turnarea rășinii și certificarea RTM a companiei de elicoptere Airbus.
Din cauza nedislocabilității extreme a geometriei cadrului inelului, inginerii au proiectat tăieturi și crestături suplimentare în preformă pentru a evita ridurile în timpul turnării. Ulterior, inginerii au testat rezistența la compresiune a flanșei interioare, au verificat capacitatea de implementare a cadrului inelar CFRP și interfața dintre cadrul inelar CFRP și placa de polimer gusset neaplicată prin teste de tracțiune statice și dinamice. Rezultatele testelor arată că noul design al cadrului inelului CFRP este foarte robust și poate gestiona în siguranță sarcina așteptată.
Pentru turnarea rășinii, echipa de inginerie a dezvoltat patru preforme, așa cum se arată în figura de mai jos. Dintre acestea, preforma Nr. 3 include două părți A și B; Preforma Nr. 4 este o placă de polimer neaforsat pentru a asigura conectarea zonei t.
Pentru cele patru preforme, echipa de ingineri a dezvoltat sculele speciale corespunzătoare și apoi a asamblat toate preformele și plăcile de gusset inelar împreună în instrumentul final de întărire. Instrumentele finale complete de întărire sunt realizate din aliaj de aluminiu, inclusiv scule albastre fixate pe placa de bază gri, scule cu inel verde îmbinate de mai multe părți și scule cu inel de sus portocaliu și galben. Scopul de proiectare al sculelor de îmbinare în mai multe părți este de a preveni forța de contracție cauzată de răcirea sculelor în timpul vindecării și răcirii.
După finalizarea asamblării laminatelor și sculelor, echipa de inginerie utilizează cea mai tipică și rentabilă schemă de proces VAP pentru turnarea rășinilor. După etapele de întărire, răcire și demouldare, echipa efectuează prelucrarea finisajelor pentru marginile pieselor și apoi efectuează foraje de înaltă precizie pentru lucrări ulterioare de nituire. Pentru a asigura acuratețea conexiunii între cadrul inelar și gardul pentru rotoarele din coada și coada, toleranța proiectată a conexiunii se controlează în interiorul±0.4mm. Rezultatele analizei elementelor finite arată că rezultatele de proiectare a matriței din noua schemă sunt "succes o singură dată" și pot îndeplini cerințele de toleranță.
Noul design airbus pentru cadrul inelului CFRP a fost finalizat în urmă cu aproximativ un an, dar a fost nevoie de mult timp pentru a trece de la aliaj de aluminiu la material compozit. Compania trebuie să ia în considerare multe probleme, cum ar fi raționalitatea proiectării, verificarea și confirmarea etapelor procesului, stabilitatea producției în masă și așa mai departe. În plus, formarea personalului pentru noul proces este, de asemenea, foarte importantă. Trebuie să se asigure că personalul tehnic din fiecare legătură este pregătit să se adapteze la noua schemă de proiectare. Airbus consideră că conversia fabricării cadrului inelar de la procesul din aliaj de aluminiu la procesul CFRP nu este doar o simplă modificare a pieselor existente, ci o schimbare tehnologică în departamentul de elicoptere Airbus; Printre acestea, cea mai dificilă lucrare nu este de a satisface cerințele de toleranță geometrică, ci dezvoltarea cu succes a preformelor.
În prezent, toate elicopterele H135 nou produse sunt echipate cu noi rame de inel CFRP. Datorită rezistenței excelente la coroziune și rezistenței la oboseală a noului cadru de inel CFRP, Airbus a redus greutatea produsului de aproximativ 0,5 kg, a îmbunătățit semnificativ performanța de siguranță și a redus timpii și costurile de detectare.
