ВПС ВВС инновирует производство входного воздухозаборника двигателя с заплетёнными преформами и фазово-переходным инструментом

Фото: Air Force Research Laboratory

В марте 2020 года Лаборатория исследований ВВС (AFRL; Дайтон, штат Огайо, США) объявила, что ее Дивизион производства и промышленных технологий сотрудничал с Cornerstone Research Group (Дайтон), A&P Technology (Синциннати, штат Огайо, США) и Spintech LLC (Ксения, штат Огайо, США) в исследовании для количественной оценки выгод от замены наследие производственных процессов новыми процессами для изготовления 11-футового S-образного входного воздухозаборника двигателя для беспилотных авиационных систем. Одной из заявленных целей программы является понимание выгод в стоимости детали и производственном времени от внедрения новых решений по инструментам и обработке.

Фото: Air Force Research Laboratory

Входной воздухозаборник — полый трубчатый элемент самолета, обеспечивающий плавный поток воздуха в двигатель самолета — ранее изготавливался путем ручной укладки композитного препрега на многочастный стальной мандрель. Мандрель и материал затем отвердевали в автоклаве.

В новом процессе сухое углеволокно наносится, используя автоматический процесс надплета A&P Technology, на мандрель, сделанный из полимера форму памяти (SMP) инструментария Smart Tooling от Spintech. Полученная преформа инфузируется дешевой эпоксидной смолой через вакуумную вспомогательную смольную передачу (RTM).

В процессе Smart Tooling (см. видео ниже или демонстрацию продукта здесь), как только сухое углеволокно нанесено на жесткий полимерный инструмент, вакуумные мешки размещаются снаружи и через полый центр инструмента. Деталь помещается в печь, где нагретая смола подается под давлением, а затем отвердевает. После отверждения инструмент Smart Tooling доводится до его эластичной температуры, в которой точке он может быть легко извлечен из готовой композитной детали, переформован и затем охлажден для затвердевания материала снова для повторного использования.

Из-за геометрической сложности входного воздухозаборника ожидалось несколько итераций для оптимизации настроек процесса надплета для минимизации сморщивания композитного материала, в результате чего всего было изготовлено четыре входных воздухозаборника для сравнения с затратами и производственным временем наследие детали. QISO трехосный плет A&P был доминирующей архитектурой, использованной в преформе.

Общая цель программы — поставка финального входного воздухозаборника правительству США для интеграции в программу проектирования и производства авиационных систем Аэрокосмической системы Директората, с дальнейшим тестированием структуры, проводимым Аэрокосмическим дивизионом летательных аппаратов.