Η Airbus αντικατέστησε με επιτυχία το αρχικό πλαίσιο δαχτυλιδιών κραμάτων αργιλίου του ελικοπτέρου H135 με το ενισχυμένο πολυμερές ινών άνθρακα (CFRP) ως πρώτη ύλη με τη χρησιμοποίηση της συνδυασμένης προσχηματισμένης και εφάπ εφάπτειας διαδικασίας έκχυσης πολυ κομματιών.
Ως ελικόπτερο επείγουσας ιατρικής υπηρεσίας / ασθενοφόρου αέρος, το ελαφρύ δικινητήριο ελικόπτερο Airbus H135 έχει γίνει το ελικόπτερο με το χαμηλότερο κόστος λειτουργίας και συντήρησης μεταξύ των παρόμοιων προϊόντων της Airbus λόγω της υψηλής αξιοπιστίας, της πολυλειτουργικής λειτουργίας και των πλεονεκτημάτων κόστους. Επί του παρόντος, περισσότερα από 1350 H135 βρίσκονται σε λειτουργία σε περισσότερες από 60 χώρες ή περιοχές, παρέχοντας υπηρεσίες σε περισσότερους από 300 φορείς εκμετάλλευσης. Ωστόσο, με την αύξηση του χρόνου πτήσης του H135, τα σχετικά δεδομένα τακτικής λειτουργίας και συντήρησης δείχνουν ότι το δακτυλιώδες πλαίσιο αλουμινίου που συνδέει τη δέσμη ουράς CFRP και την ασπίδα του ρότορα ουράς CFRP είναι επιρρεπές σε κόπωση και διάβρωση, γεγονός που οδηγεί άμεσα στην αύξηση του κόστους λειτουργίας και ανίχνευσης συντήρησης. Προκειμένου να μειώσει το κόστος και να εξασφαλίσει την ασφάλεια του σώματος, η Airbus άρχισε να μελετά ένα νέο σχέδιο σχεδιασμού διεργασιών για την αντοχή στη διάβρωση και την κόπωση του δακτυλιοειδούς πλαισίου.
Η Airbus εξέτασε για πρώτη φορά το καθεστώς με βάση το κράμα τιτανίου, αλλά η διαδικασία κατεργασίας και οι πρώτες ύλες του συστήματος κραμάτων τιτανίου είναι ακριβότερες από το σύστημα αλουμινίου. Ως εκ τούτου, η διεπιστημονική ομάδα Ε & Α ανέπτυξε ένα νέο σχέδιο σχεδιασμού βασισμένο στο CFRP χρησιμοποιώντας διαδικασίες χύτευσης μεταφοράς prepreg, υποβοηθούμενης από κενό (VAP) και χύτευσης μεταφοράς σταφίδας (RTM). Μετά τον υπολογισμό, το βάρος του νέου συστήματος μειώνεται κατά 25% σε σύγκριση με το σύστημα αλουμινίου και το κόστος μειώνεται κατά 50% σε σύγκριση με το σύστημα κραμάτων τιτανίου, το οποίο μειώνει σημαντικά το κόστος ανίχνευσης και συντήρησης.
Οι μηχανικοί δεν μπορούν να αλλάξουν τον υπάρχοντα σχεδιασμό της πίσω δέσμης και της ασπίδας του ρότορα ουράς και το δακτυλιώδες πλαίσιο είναι η κύρια δομή που συνδέει την ασπίδα της δέσμης ουράς και του ρότορα ουράς. Ως εκ τούτου, το δακτυλιώδες πλαίσιο CFRP πρέπει να έχει την ίδια επιφάνεια σύνδεσης και γεωμετρικές διαστάσεις με το αρχικό πλαίσιο αλουμινίου, το οποίο περιορίζει σημαντικά την ελευθερία του σχεδίου σχεδιασμού. Μέσω της επικοινωνίας και της αξιολόγησης, η ομάδα εφαρμοσμένης μηχανικής και οι μηχανικοί σχεδίου, πίεσης και παραγωγής καθορίζουν τελικά να χρησιμοποιήσουν τα τυποποιημένα υλικά προδιαγραφών που έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην πραγματική παραγωγή, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί το κόστος Ε & Α και το επακόλουθο κόστος κατασκευής παρτίδας. Μεταξύ αυτών, η ίνα άνθρακα g0986 twill της αμερικανικής εταιρείας Hexcel που χρησιμοποιείται στο νέο σχέδιο έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη χύτευση άλλων έργων ελικοπτέρων της Airbus. Η ρητίνη για την έκχυση είναι ένα συστατικό rtm6 εποξειδική ρητίνη της εταιρείας καταπακτών, η οποία έχει ήδη περάσει τη ρητίνη που ρίχνει και την πιστοποίηση RTM της επιχείρησης ελικοπτέρων Airbus.
Λόγω της ακραίας μη επεκτασιμότητας της γεωμετρίας του πλαισίου του δακτυλίου, οι μηχανικοί σχεδίαξαν πρόσθετες κοπές και εγκοπές στο προσχηματιστικό για να αποφύγουν τις ρυτίδες κατά τη διαμόρφωση. Στη συνέχεια, οι μηχανικοί δοκίμασαν τη συμπιεστική αντοχή της εσωτερικής φλάντζας, επαλήθευσαν την ικανότητα ανάπτυξης του δακτυλιοειδούς πλαισίου CFRP και τη διεπαφή μεταξύ του δακτυλιοειδούς πλαισίου CFRP και της μη εμπρηστικής πλάκας πολυμερούς gusset μέσω στατικών και δυναμικών δοκιμών εφελκυσμού. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι ο νέος σχεδιασμός πλαισίου δαχτυλιδιών CFRP είναι πολύ ισχυρός και μπορεί να χειριστεί με ασφάλεια το αναμενόμενο φορτίο.
Για τη χύτωση της σταφίδας, η ομάδα μηχανικών ανέπτυξε τέσσερις προσχηματίδες όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Μεταξύ αυτών, το προσχηματό αριθ. Το Preform No. 4 είναι μια μη ενισχυμένη πλάκα πολυμερούς gusset για να εξασφαλιστεί η σύνδεση της περιοχής t.
Για τις τέσσερις προμορφώσεις, η ομάδα μηχανικών ανέπτυξε τα αντίστοιχα ειδικά εργαλεία τους και στη συνέχεια συγκέντρωσε όλες τις προσχηματιές και τις δακτυλιοειδείς πλάκες gusset μαζί στο τελικό εργαλείο σκλήρυνσης. Τα τελικά ολοκληρωμένα εργαλεία σκλήρυνσης αποτελούνται από το κράμα αργιλίου, συμπεριλαμβανομένου του μπλε εργαλείου που καθορίζεται στην γκρίζα πλάκα βάσεων, της πράσινης εργαλειοποίησης δαχτυλιδιών που περιβάλλεται από τα πολλαπλά μέρη, και της πορτοκαλί και κίτρινης κορυφαίας εργαλειοποίησης δαχτυλιδιών. Ο σκοπός σχεδιασμού της εργαλειοποίησης πολλαπλών τμημάτων είναι να αποτρέψει τη δύναμη συρρίκνωσης που προκαλείται από την ψύξη εργαλείων κατά τη διάρκεια της σκλήρυνσης και της ψύξης.
Μετά την ολοκλήρωση της συναρμολόγησης των ελασμάτων και των εργαλείων, η ομάδα μηχανικών χρησιμοποιεί το πιο τυπικό και οικονομικά αποδοτικό σύστημα διαδικασίας VAP για τη χύτευση της σταφίδας. Μετά από τα βήματα σκλήρυνσης, ψύξης και αποβίβασής, η ομάδα πραγματοποιεί την τελική κατεργασία για τις άκρες των μερών, και έπειτα πραγματοποιεί τη διάτρηση υψηλής ακρίβειας για τις επόμενες εργασίες καθηλώματος. Προκειμένου να διασφαλιστεί η ακρίβεια σύνδεσης μεταξύ του δακτυλιοειδούς πλαισίου και της ουρικής δέσμης και της ασπίδας του ρότορα ουράς, η ανοχή σχεδιασμού της σύνδεσης ελέγχεται εντός±0.4mm. Τα πεπερασμένα αποτελέσματα ανάλυσης στοιχείων δείχνουν ότι τα αποτελέσματα σχεδίου κύβων του νέου σχεδίου είναι «εφάπα επιτυχία» και μπορούν να καλύψουν τις απαιτήσεις ανοχής.
Ο νέος σχεδιασμός της Airbus για το πλαίσιο δαχτυλιδιών CFRP ολοκληρώθηκε πριν από περίπου ένα χρόνο, αλλά χρειάστηκε πολύς χρόνος για να αλλάξει από κράμα αλουμινίου σε σύνθετο υλικό. Η εταιρεία πρέπει να εξετάσει πολλά προβλήματα, όπως ο ορθολογισμός του σχεδιασμού, η επαλήθευση και η επιβεβαίωση των βημάτων της διαδικασίας, η σταθερότητα της μαζικής παραγωγής και ούτω καθεξής. Επιπλέον, η κατάρτιση του προσωπικού για τη νέα διαδικασία είναι επίσης πολύ σημαντική. Πρέπει να διασφαλιστεί ότι το μηχανολογικό προσωπικό σε κάθε σύνδεση είναι έτοιμο να προσαρμοστεί στο νέο σχέδιο σχεδιασμού. Η Airbus πιστεύει ότι η μετατροπή της κατασκευής πλαισίου δακτυλίου από διαδικασία κράματος αλουμινίου σε διαδικασία CFRP δεν είναι μόνο μια απλή τροποποίηση των υφιστάμενων εξαρτημάτων, αλλά μια τεχνολογική αλλαγή στο τμήμα ελικοπτέρων της Airbus. Μεταξύ αυτών, το πιο δύσκολο έργο δεν είναι η κάλυψη των απαιτήσεων γεωμετρικής ανοχής, αλλά η επιτυχής ανάπτυξη προσχηματισμάτων.
Επί του παρόντος, όλα τα πρόσφατα παραγόμενα ελικόπτερα H135 είναι εξοπλισμένα με νέα πλαίσια δαχτυλιδιών CFRP. Λόγω της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση και της αντοχής στην κόπωση του νέου πλαισίου δαχτυλιδιών CFRP, η Airbus μείωσε το βάρος του προϊόντος κατά περίπου 0,5 κιλά, βελτίωσε σημαντικά την απόδοση ασφάλειας και μείωσε τους χρόνους ανίχνευσης και το κόστος.
