Airbus je uspješno zamijenio originalni prstenasti okvir od aluminijumske legure helikoptera H135 polimerom ojačanim karbonskim vlaknima (CFRP) kao sirovinom korištenjem višedijelne kombinovane preforme i jedno-procesa izlivanja.
Kao helikopter hitne medicinske službe / helikopter hitne pomoći, Airbus H135 laki dvomotorni helikopter je postao helikopter sa najnižim troškovima rada i održavanja među sličnim Airbusovim proizvodima zbog svoje visoke pouzdanosti, više-funkcije i prednosti u pogledu cijene. Trenutno je u upotrebi više od 1350 H135 u više od 60 zemalja ili regiona, pružajući usluge za više od 300 operatera. Međutim, sa povećanjem vremena leta od H135, relevantni podaci o redovnom radu i održavanju pokazuju da je prstenasti okvir od legure aluminijuma koji povezuje CFRP repnu gredu i CFRP štit repnog rotora sklon zamoru i koroziji, što direktno dovodi do povećanja rada i održavanja. trošak detekcije. Kako bi smanjio troškove i osigurao sigurnost karoserije, Airbus je počeo proučavati novu shemu dizajna procesa za otpornost na koroziju i zamor prstenastog okvira.
Airbus je prvo razmotrio shemu zasnovanu na leguri titanijuma, ali proces obrade i sirovine za shemu legure titanijuma su skuplji od šeme aluminijuma. Zbog toga je multidisciplinarni tim za istraživanje i razvoj razvio novu shemu dizajna baziranu na CFRP-u koristeći procese preprega, vakuum potpomognute perfuzije (VAP) i kalupa za prijenos smole (RTM). Nakon proračuna, težina nove sheme je smanjena za 25 posto u odnosu na aluminijsku shemu, a cijena je smanjena za 50 posto u odnosu na shemu od legure titanijuma, što značajno smanjuje troškove otkrivanja i održavanja.
Inženjeri ne mogu promijeniti postojeći dizajn repne grede i štita repnog rotora, a prstenasti okvir je glavna konstrukcija koja povezuje repnu gredu i štit repnog rotora. Stoga prstenasti okvir od CFRP-a mora imati istu površinu veze i geometrijske dimenzije kao originalni aluminijski okvir, što uvelike ograničava slobodu dizajna. Kroz komunikaciju i evaluaciju, inženjerski tim i inženjeri za dizajn, stres i proizvodnju konačno odlučuju da koriste standardne materijale specifikacije koji su se široko koristili u stvarnoj proizvodnji, kako bi se smanjili troškovi istraživanja i razvoja i naknadni troškovi proizvodnje serije. Među njima, g0986 karbonska vlakna od kepera američke kompanije Hexcel korištena u novoj shemi naširoko se koristila u livenju drugih helikopterskih projekata Airbusa; Smola za izlivanje je jednokomponentna rtm6 epoksidna smola kompanije Hatch, koja je već prošla izlivanje smole i RTM sertifikat kompanije Airbus helikoptera.
Zbog ekstremne nemogućnosti raspoređivanja geometrije prstenastog okvira, inženjeri su dizajnirali dodatne rezove i zareze u predformi kako bi izbjegli nabore tokom oblikovanja. Nakon toga, inženjeri su testirali tlačnu čvrstoću unutrašnje prirubnice, potvrdili kapacitet pokretanja CFRP prstenastog okvira i interfejsa između CFRP prstenastog okvira i neojačane polimerne ploče sa umetkom kroz statička i dinamička vlačna ispitivanja. Rezultati testiranja pokazuju da je novi dizajn okvira od CFRP prstena vrlo robustan i može sigurno podnijeti očekivano opterećenje.
Za izlivanje smole, inženjerski tim je razvio četiri predforme kao što je prikazano na donjoj slici. Među njima, predforma br. 3 uključuje dva dijela A i B; Predforma br. 4 je neojačana polimerna ploča koja osigurava vezu t-područja.
Za četiri predforme, inženjerski tim je razvio odgovarajuću specijalnu alatku, a zatim sastavio sve predforme i prstenaste ploče sa umetkom zajedno u konačni alat za očvršćavanje. Konačni kompletni alati za očvršćavanje napravljeni su od legure aluminijuma, uključujući plavi alat fiksiran na sivoj osnovnoj ploči, alat sa zelenim prstenom spojen sa više delova i narandžasti i žuti alat za gornji prsten. Dizajnerska svrha alata za spajanje sa više{0}} dijelova je spriječiti silu skupljanja uzrokovanu hlađenjem alata tokom sušenja i hlađenja.
Nakon završetka montaže laminata i alata, inženjerski tim koristi najtipičniju i najisplativiju -efikasnu shemu VAP procesa za izlijevanje smole. Nakon koraka očvršćavanja, hlađenja i vađenja iz kalupa, tim izvodi završnu obradu ivica dijelova, a zatim izvodi visoko{1}}bušenje za naknadni rad zakivanja. Kako bi se osigurala tačnost veze između prstenastog okvira i repne grede i štita repnog rotora, konstrukcijska tolerancija veze se kontrolira unutar± 0.4 mm. Rezultati analize konačnih elemenata pokazuju da su rezultati dizajna matrice nove šeme "jednokratni uspjeh" i mogu ispuniti zahtjeve tolerancije.
Airbusov novi dizajn za CFRP prstenasti okvir je završen prije otprilike godinu dana, ali je bilo potrebno dosta vremena da se promijeni sa aluminijumske legure na kompozitni materijal. Kompanija mora razmotriti mnoge probleme, kao što su racionalnost dizajna, verifikacija i potvrda koraka procesa, stabilnost masovne proizvodnje i tako dalje. Osim toga, veoma je važna i obuka osoblja za novi proces. Mora se osigurati da je inženjersko osoblje u svakoj vezi spremno da se prilagodi novoj shemi dizajna. Airbus vjeruje da konverzija proizvodnje prstenastog okvira iz procesa legure aluminijuma u proces CFRP nije samo jednostavna modifikacija postojećih dijelova, već i tehnološka promjena u odjelu za helikoptere Airbusa; Među njima, najizazovniji posao nije ispunjavanje zahtjeva geometrijske tolerancije, već uspješan razvoj predformi.
Trenutno su svi novoproizvedeni helikopteri H135 opremljeni novim CFRP prstenastim okvirima. Zbog odlične otpornosti na koroziju i otpornosti na zamor novog CFRP prstenastog okvira, Airbus je smanjio težinu proizvoda za oko 0,5 kg, značajno poboljšao sigurnosne performanse i smanjio vrijeme detekcije i troškove.
