Airbus je uspješno zamijenio originalni okvir prstena od aluminijske legure helikoptera H135 polimerom ojačanim ugljičnim vlaknima (CFRP) kao sirovinom koristeći višedijelni kombinirani predoblik i jednokratni postupak izlijevanja.
Kao helikopter hitne medicinske službe / zračne ambulante, Airbus H135 laki dvomotorni helikopter postao je helikopter s najnižim troškovima rada i održavanja među sličnim Airbusovim proizvodima zbog svoje visoke pouzdanosti, višenamjenskih i troškovnih prednosti. Trenutno je više od 1350 H135 u upotrebi u više od 60 zemalja ili regija, pružajući usluge za više od 300 operatera. Međutim, s povećanjem vremena leta H135, relevantni podaci o redovitom radu i održavanju pokazuju da je prstenasti okvir od aluminijske legure koji povezuje CFRP repni snop i CFRP štitnik repnog rotora sklon zamoru i koroziji, što izravno dovodi do povećanja troškova rada i otkrivanja održavanja. Kako bi smanjio troškove i osigurao sigurnost tijela, Airbus je počeo proučavati novu shemu dizajna procesa za otpornost na koroziju i umor prstenastog okvira.
Airbus je prvo razmotrio shemu temeljenu na leguri titana, ali proces obrade i sirovine sheme legura titana skuplji su od aluminijske sheme. Stoga je multidisciplinarni R & D tim razvio novu shemu dizajna temeljenu na CFRP-u pomoću prepreg, vakuumski potpomognutih perfuzijskih (VAP) i procesa prijenosa smole (RTM). Nakon izračuna, težina nove sheme smanjuje se za 25% u usporedbi s aluminijskom shemom, a trošak se smanjuje za 50% u usporedbi sa shemom legure titana, što značajno smanjuje troškove otkrivanja i održavanja.
Inženjeri ne mogu promijeniti postojeći dizajn stražnje grede i štitnika repnog rotora, a prstenasti okvir je glavna konstrukcija koja povezuje stražnju gredu i štitniku repnog rotora. Stoga CFRP prstenasti okvir mora imati istu površinu spajanja i geometrijske dimenzije kao i izvorni aluminijski okvir, što uvelike ograničava slobodu projektne sheme. Kroz komunikaciju i evaluaciju inženjerski tim i inženjeri dizajna, stresa i proizvodnje konačno određuju korištenje standardnih specifikacijskih materijala koji su se naširoko koristili u stvarnoj proizvodnji, kako bi se smanjili troškovi istraživanja i razvoja i naknadni troškovi proizvodnje serije. Među njima, g0986 twill karbonska vlakna američke tvrtke Hexcel koja se koriste u novoj shemi naširoko se koriste u lijevanju drugih helikopterskih projekata Airbusa; Smola za izlijevanje je jedna komponenta RTM6 epoksidne smole tvrtke Hatch, koja je već prošla izlijevanje smole i RTM certifikat airbus helikopterske tvrtke.
Zbog ekstremne neuređenosti geometrije okvira prstena, inženjeri su dizajnirali dodatne rezove i zareze u predoblici kako bi izbjegli bore tijekom oblikovanja. Nakon toga, inženjeri su testirali tlačnu čvrstoću unutarnje prirubnice, provjerili kapacitet uvođenja CFRP prstenastog okvira i sučelje između CFRP prstenastog okvira i nenametnute polimerne gusset ploče kroz statička i dinamička vlačna ispitivanja. Rezultati ispitivanja pokazuju da je novi dizajn okvira CFRP prstena vrlo robustan i može sigurno podnijeti očekivano opterećenje.
Za izlijevanje smole, inženjerski tim razvio je četiri predoblike kao što je prikazano na donjoj slici. Među njima, no. 3 preformform uključuje dva dijela A i B; 4 je ne ojačana polimerna gusset ploča kako bi se osigurala veza t-područja.
Za četiri predoblike inženjerski tim razvio je odgovarajući poseban alat, a zatim je sastavio sve predoblike i prstenaste ljuske zajedno u završni alat za stvrdnjavanje. Konačni cjeloviti alati za stvrdnjavanje izrađeni su od aluminijske legure, uključujući plavi alat pričvršćen na sivu osnovnu ploču, alate zelenog prstena spojene s više dijelova te narančaste i žute alate gornjeg prstena. Projektna svrha višedijelnog alata za spajanje je spriječiti silu skupljanja uzrokovanu hlađenjem alata tijekom stvrdnjavanja i hlađenja.
Nakon završetka montaže laminata i alata, inženjerski tim koristi najtipičniji i najisplativiji VAP procesni program za izlijevanje smole. Nakon koraka stvrdnjavanja, hlađenja i rušenja, tim provodi završnu obradu za rubove dijelova, a zatim izvodi visoko precizno bušenje za naknadne radove zakivanja. Kako bi se osigurala točnost povezivanja između prstenastog okvira i štitnika od stražnjeg snopa i stražnjeg rotora, konstrukcijska tolerancija priključka kontrolira se unutar±Rezultati analize konačnih elemenata pokazuju da su rezultati dizajna matrice nove sheme "jednokratni uspjeh" i mogu zadovoljiti zahtjeve tolerancije.
Airbusov novi dizajn za OKVIR CFRP prstena dovršen je prije otprilike godinu dana, ali trebalo je dugo vremena da se promijeni iz aluminijske legure u kompozitni materijal. Tvrtka mora razmotriti mnoge probleme, kao što su racionalnost dizajna, provjera i potvrda procesnih koraka, stabilnost masovne proizvodnje i tako dalje. Osim toga, vrlo je važna i obuka osoblja za novi proces. Mora se osigurati da je inženjersko osoblje u svakoj vezi spremno prilagoditi se novoj shemi dizajna. Airbus smatra da pretvorba proizvodnje prstenastog okvira iz procesa legure aluminija u CFRP proces nije samo jednostavna modifikacija postojećih dijelova, već tehnološka promjena u Odjelu za helikoptere Airbus; Među njima, najzahtjevniji rad nije ispunjavanje zahtjeva geometrijske tolerancije, već uspješan razvoj predoblika.
Trenutno su svi novoproizvedeni helikopteri H135 opremljeni novim CFRP prstenastim okvirima. Zbog izvrsne otpornosti na koroziju i otpornosti na umor novog okvira CFRP prstena, Airbus je smanjio težinu proizvoda od oko 0,5 kg, značajno poboljšao sigurnosne performanse i smanjio vrijeme i troškove otkrivanja.
