Victrex и Daher достигают вехи с панелями следующего поколения из термопластиков для авиации

Фото: Victrex

20 октября сообщалось, что Victrex (Торнтон-Кливлиз, Великобритания) сотрудничала с французским самолетстроителем и поставщиком оборудования Daher (Виссу, Франция) для производства 176-слойного ламинированного структурного авиационного панели толщиной 32 мм (1,26 дюйма). Сотрудничество, отмечают обе компании, результатом потребности в более быстром авиационном производстве. Улучшение темпов производства с использованием композитных структурных компонентов, таких как панели и кронштейны, может стать решением.

Используя термопластиковый композит на базе VICTREX AE 250 полиарилэтеркетона (PAEK) и технику автоматической укладки волокна (AFP), за которой следовала печная и вакуумная или out-of-autoclave (OOA) консолидация, полученная термопластиковая панель, как утверждается, демонстрирует, что возможно достичь авиационного качества ламинатов с OOA обработкой в толщинах, ранее недостижимых. По словам Victrex, это может предложить ключевые преимущества для глобальной авиапромышленности в первичных структурных применениях.

Размеры панели 120 на 60 см (47 на 24 дюйма) с толщиной 32 мм (1,3 дюйма), что делает ее значительно толще традиционных плоских панелей, демонстрируя способность к подкладке слоев и переменной толщине с качеством, приемлемым для оценки и тестирования. Исключительная толщина 176-слойной конструкции обеспечивается AFP укладкой высококачественной однонаправленной (UD) термопластиковой ленты, требующей только консолидации, а не автоклавной отвержки. С VICTREX AE 250 UDT, говорит Victrex, консолидация с нагреваемой оснасткой также может значительно сократить производственное время.

«Новая композитная панель соответствует авиационным отраслевым стандартам по пористости, кристалличности, консолидации и сцеплению слоев — материалы ключевы для будущего авиапромышленности. Помимо снижения веса, расхода топлива и эксплуатационных расходов, они обеспечивают более быстрые темпы производства и намного лучше для окружающей среды», — говорит Доминик Байи, вице-президент Daher по НИОКР. «Поскольку авиапромышленность предвидит потребность более чем в 40 000 новых самолетах в ближайшие 20 лет, производство просто должно ускориться, если этот уровень спроса должен быть удовлетворен».

Конкретно, инженерные спецификации панели включают мало или отсутствие пористости, менее 1%, и кристалличность оценена в 25-30%. По словам Victrex, как ожидается от 176-слойной ламинированной структуры, сцепление между композитными слоями нацелено на достижение необходимой межслойной сдвиговой прочности (ILSS), четко делинеаруя очень высокую механическую прочность панели, где пустоты устраняются AFP процессом и высокое качество и механическая целостность сохраняются.

Кроме того, VICTREX AE 250 UDT может обрабатываться при 280°C (536°F) с последующим печным циклом. У него относительно низкая температура плавления 305°C (517°F) вместо 345°C (653°F) у PEEK, известного высокопроизводительного полимера в семье PAEK. Это явное преимущество в автоматизированной термопластиковой обработке, говорит компания, ускоряющее процесс сцепления и повышающее общую эффективность авиационного производства.

Дополнительные убедительные материальные преимущества включают до 5 раз более высокую удельную прочность и удельную жесткость, и до 4 раз более высокую усталостную стойкость по сравнению с металлами. Коррозионная стойкость, обрабатываемость и теплоизоляция также улучшены, в то время как ударная и химическая стойкость, а также толерантность к повреждениям будут похожи на металлы. Далее, в отличие от термореактивных решений, PAEK композиты полностью перерабатываемы, с до 10 раз лучшей толерантностью к повреждениям, обеспечивая большую химическую стойкость, усталостную производительность и FST (пламя/дым/токсичность) свойства, и при этом совпадая в прочности и жесткости с термореактивными пластиками.

Ключевые особенности композитов VICTREX AE 250 также включают выдающуюся высокотемпературную производительность и термическую стабильность, широкий спектр химической стойкости к авиационным жидкостям и газам и отличную стойкость к гидролизу и коррозии.

«Что мы видим здесь — это легкие свойства нашей ленты и быстрый AFP процесс, разработанный Coriolis Composites [Кевен, Франция], доставляющий все захватывающие возможности замены металла термопластиковыми композитами в авиационном дизайне в масштабе. В то же время это может способствовать сокращению производственных заказов, которые сейчас терзают самолетное строительство в результате затянувшихся графиков сборки, которые могут быть от семи, восьми или девяти лет», — комментирует Тим Херр, директор по авиации Victrex. «Работа над этим пионерским проектом была продуктивной и захватывающей, и мы уверены, что она поможет сформировать, буквально, самолеты и авиапромышленность будущего».