AFRL оценивает плетение, инструменты SMP и VARTM для более дешевых будущих впускных каналов двигателя

Часть научно-технической стратегии ВВС США до 2030 года включает массовое развертывание недорогих беспилотных авиационных систем для помощи в будущих боевых действиях. Чтобы реализовать это видение, необходимо определить новые производственные стратегии, которые могут поддерживать быстрое производство высококачественных аэрокосмических компонентов с меньшими затратами, чем те, которые доступны в настоящее время с использованием устаревших процессов.

Отдел производства и промышленных технологий исследовательской лаборатории ВВС США (AFRL, Дейтон, Огайо, США) и группа подрядчиков Cornerstone Research Group (Дейтон), A&P Technology (Цинциннати) и Spintech LLC (Xenia) из Огайо, США, провели исследования. для количественной оценки преимуществ замены устаревшей ручной укладки препрега на преформу с оплеткой из сухого волокна и формование с вакуумным переносом смолы (VARTM) для изготовления S-образного впускного канала двигателя из композитного материала длиной 11 футов.

Впускные каналы авиационного двигателя обеспечивают постоянную подачу воздуха, предотвращая остановку компрессора двигателя. Входное отверстие должно создавать как можно меньшее сопротивление. Наименьший зазор в подаче воздуха может вызвать серьезные проблемы с двигателем, а также привести к значительным потерям в эффективности. Если входной канал должен обеспечивать достаточное количество воздуха с минимальной турбулентностью, он должен быть чистым и безупречным.

Новый подход к производству S-образного впускного канала заменяет ручную укладку препрега на составную стальную оправку с последующим отверждением в автоклаве на автоматизированный процесс переплетения, в котором вместо этого применяется сухое волокно. Очень тяжелая составная стальная оправка заменяется легкой монолитной оправкой из полимера с памятью формы (SMP). Сухое плетеное углеродное волокно перерабатывается в композитную структуру с использованием VARTM с использованием недорогой эпоксидной смолы и отверждения в печи.

Команда завершила анализ архитектуры оплетки, а также изготовление инструмента для формования SMP и оправки SMP, которая служит инструментом во время процесса оплетки преформы. Из-за сложной геометрии S-образного впускного канала потребовалось несколько итераций, чтобы оптимизировать настройки машины для оплетки и минимизировать образование складок композитного материала. Всего будет изготовлено четыре впускных воздуховода, а стоимость устаревшей детали и время производства будут сравниваться с новой конструкцией.

«Мы считаем, что внедрение многоразовой полимерной оправки с памятью формы вместе с автоматизированным процессом оплетки и отверждением композита VARTM на основе печи приведет к значительному сокращению затрат и времени цикла», - говорит Крейг Неслен, ведущий производитель недорогих летательных аппаратов. Технологическая инициатива в отделе производства и промышленных технологий AFRL. «Количественная оценка производственных преимуществ и проверка структурной целостности будут иметь решающее значение для создания положительного экономического обоснования и убеждения дизайнеров и производителей в том, что новые материалы и процессы должны быть включены в будущие недорогие конструкции впускных каналов двигателя».

Последний воздухозаборник будет доставлен в ВВС США для дальнейшей интеграции в дополнительную программу проектирования и производства планера в рамках Управления аэрокосмических систем AFRL. Подразделение аэрокосмических аппаратов проведет статические наземные испытания интегрированного плетеного фюзеляжа и конструкции воздухозаборника.

«Хотя нам еще предстоит определить все последствия допуска к истиранию для критериев проектирования и используемых в результате производственных материалов и процессов, у нас есть базовый план с пороговыми требованиями к прочности и жесткости, которые мы оценим с помощью полномасштабных наземных испытаний планера. - сказал Рэй Фишер, аэрокосмический инженер отдела аэрокосмических аппаратов.

AFRL - это главный центр научных исследований и разработок ВВС США. Он играет важную роль в открытии, разработке и интеграции доступных технологий ведения боевых действий для наших сил в воздухе, космосе и киберпространстве. AFRL имеет более 11000 сотрудников в девяти технологических областях и 40 других предприятиях по всему миру. Она предлагает широкий спектр научных и технологических разработок, начиная от фундаментальных и заканчивая передовыми исследованиями и разработками. Для получения дополнительной информации посетите:www.afresearchlab.com.