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荷兰宇航中心试制世界最大热塑性复合材料飞机机身结构件

   日期:2021-06-21     来源:复材模压网    浏览:253    评论:0    
核心提示:据荷兰宇航中心网站2021年6月15日刊文,荷兰宇航中心(NLR)联合团队有望制成“洁净天空”2项目“多功能机身演示器”(MFFD)最大结构组件(8.5 米长下机身蒙皮),显著推进“洁净天空”2项目进展。该结构组件也是STUNNING项目的最新成果。
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       据荷兰宇航中心网站2021年6月15日刊文,荷兰宇航中心(NLR)联合团队有望制成“洁净天空”2项目“多功能机身演示器”(MFFD)最大结构组件(8.5 米长下机身蒙皮),显著推进“洁净天空”2项目进展。该结构组件也是STUNNING项目的最新成果。

欧盟“洁净天空”2项目“多功能机身演示器”(MFFD)旨在从材料(源头)入手,优化航空器结构,达到航空领域可持续碳减排目的。

为了基于MFFD项目理念,实现航空领域复合材料应用突破,NLR与GKN Fokker公司、TU Delft 公司、德国Diehl公司合作,共同开展了STUNNING项目。该项目旨在演示/验证下一代飞机平台采用热塑性复合材料(TPC)的效果。TPC材料能够达到钢/铝等传统材料相同的强度与耐用性;同时,大幅缩短机体生产/维护周期,显著减重减排。

NLR表示,欧洲约有一半航空航天企业参与了MFFD项目。这种新型热塑性复合材料使飞机的设计理念和制造方法发生了根本性改变,未来的飞机可在保证安全性的基础上,显著减重,最终实现燃料消耗和二氧化碳/氮氧化物的排放量大大减少。

目前,许多现代化大型客机,如空客A350 XWB、波音787客机等,已经在零件/支架/机身蒙皮等组件中使用了热固性材料。STUNNING项目的目标,是在飞机大型结构部件中使用热塑性复合材料(TPC),并大幅提升生产效率。

TPC与热固性材料不同,在制造和组装过程中,TPC材料可多次反复加热,以确保均匀性和粘合性。在 STUNNING项目中,联合团队的目标是研究如何将不同的制造过程有机融合,使结构性/非结构性组件完美集成。为此,联合团队应用新材料,尝试制造了飞机的下机身组件(长 8.5 米,直径 4 米的单体飞机组件,也是世界上已知的最大的单体热塑性材料成型件)。在制造过程中,联合团队应用了NLR最先进的自动纤维铺设(下半部分原位固化,上半部分通过热压罐固化)技术,充分了解/验证了TPC材料和自动纤维铺设技术对于制造飞机蒙皮、加强筋/底梁/机舱/舱门等结构件方面的通用性。

这一开创性试验项目的成功,开创了大型热塑性复合材料结构件制造的先河。虽然在成本方面,热塑性复合材料件较传统热固性材料件更贵,但从长期收益来看,新材料更具优势。热塑性复合材料比热固性材料轻,基体材料更坚韧,抗冲击损伤能力更强;另外,热塑性复合材料零件结合时,只需要进行加热即可有效连接,无需使用传统紧固件,整体集成性和轻量化优势显著。

当然,联合团队在大型热塑性复合材料结构件研制方面也遇到了检查、维护和可维修性方面难题。由于目前该大型热塑性复合材料组件应用很少,团队在检查、维护和可维修性方面的数据和实践缺乏经验支撑。联合团队拟开发多种平面无损检测(NDI)技术,如超声波检测技术等,既能达到对大型热塑性复合材料组件损害的有效检测,又能大大加快检验排查进度。

目前,在大型热塑性复合材料下机身结构件试制过程中,联合团队已完成了下机身蒙皮的第二个90度机身段铺设,下一步是将下机身蒙皮的两个90度机身段合并成一个180度的机身蒙皮。由于荷兰没有合适的高压釜铺设设备,联合团队拟将成型组件运往德国进行集成。受新冠疫情影响,该工作已推迟到2021年6月底进行。机身蒙皮集成完成后,NLR将进行NDI质量检测。最后,完整机身蒙皮将运抵GKN Fokker公司进行STUNNING项目各种部件的最终组装与集成。

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标签: 复合材料
 
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