Airbus berjaya menggantikan bingkai cincin aloi aluminium asal helikopter H135 dengan polimer bertetulang gentian karbon (CFRP) sebagai bahan mentah dengan menggunakan preform gabungan berbilang bahagian dan proses mencurah sekali sahaja.
Sebagai perkhidmatan perubatan kecemasan / helikopter ambulans udara, helikopter enjin berkembar ringan Airbus H135 telah menjadi helikopter dengan kos operasi dan penyelenggaraan terendah di kalangan produk serupa Airbus kerana kebolehpercayaan yang tinggi, pelbagai fungsi dan kelebihan kos. Pada masa ini, lebih daripada 1350 H135 sedang dalam perkhidmatan di lebih daripada 60 negara atau wilayah, menyediakan perkhidmatan kepada lebih daripada 300 pengendali. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan masa penerbangan H135, data operasi dan penyelenggaraan tetap yang berkaitan menunjukkan bahawa bingkai anulus aloi aluminium yang menghubungkan rasuk ekor CFRP dan perisai pemutar ekor CFRP terdedah kepada keletihan dan kakisan, yang secara langsung membawa kepada peningkatan kos pengesanan operasi dan penyelenggaraan. Untuk mengurangkan kos dan memastikan keselamatan badan, Airbus mula mengkaji skim reka bentuk proses baru untuk rintangan kakisan dan keletihan bingkai anulus.
Airbus mula-mula mempertimbangkan skim berdasarkan aloi titanium, tetapi proses pemesinan dan bahan mentah skim aloi titanium lebih mahal daripada skim aluminium. Oleh itu, pasukan R & D pelbagai disiplin membangunkan skim reka bentuk baru berdasarkan CFRP dengan menggunakan proses prepreg, perfusion bantuan vakum (VAP) dan acuan pemindahan resin (RTM). Selepas pengiraan, berat skim baru dikurangkan sebanyak 25% berbanding dengan skim aluminium, dan kos dikurangkan sebanyak 50% berbanding dengan skim aloi titanium, yang dengan ketara mengurangkan kos pengesanan dan penyelenggaraan.
Jurutera tidak boleh mengubah reka bentuk sedia ada rasuk ekor dan perisai pemutar ekor, dan bingkai anulus adalah struktur utama yang menghubungkan rasuk ekor dan perisai pemutar ekor. Oleh itu, bingkai anulus CFRP mesti mempunyai permukaan sambungan yang sama dan dimensi geometri seperti bingkai aluminium asal, yang sangat mengehadkan kebebasan skema reka bentuk. Melalui komunikasi dan penilaian, pasukan kejuruteraan dan jurutera reka bentuk, tekanan dan pengeluaran akhirnya menentukan untuk menggunakan bahan spesifikasi standard yang telah digunakan secara meluas dalam pengeluaran sebenar, untuk meminimumkan kos R & D dan kos pembuatan batch berikutnya. Antaranya, gentian karbon kepar g0986 syarikat Hexcel Amerika yang digunakan dalam skim baru telah digunakan secara meluas dalam pencurahan projek helikopter airbus yang lain; Resin untuk mencurah adalah satu komponen rtm6 resin epoksi syarikat penetasan, yang telah lulus resin mencurah dan pensijilan RTM syarikat helikopter Airbus.
Kerana ketidakmampuan melampau geometri bingkai cincin, jurutera merancang potongan dan takuk tambahan dalam preform untuk mengelakkan kedutan semasa acuan. Selepas itu, jurutera menguji kekuatan mampatan bebibir dalaman, mengesahkan kapasiti penggunaan bingkai anulus CFRP dan antara muka antara bingkai anulus CFRP dan plat gusset polimer yang tidak dikuatkuasakan melalui ujian tegangan statik dan dinamik. Keputusan ujian menunjukkan bahawa reka bentuk bingkai cincin CFRP baru sangat mantap dan dapat menangani beban yang diharapkan dengan selamat.
Untuk mencurah resin, pasukan kejuruteraan membangunkan empat preform seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Antaranya, preform No. 3 merangkumi dua bahagian A dan B; Preform No. 4 adalah plat gusset polimer bukan bertetulang untuk memastikan sambungan kawasan t.
Untuk empat preform, pasukan kejuruteraan membangunkan alat khas mereka yang sepadan, dan kemudian memasang semua preforms dan plat gusset anulus bersama-sama ke dalam alat pengawetan akhir. Alat pengawetan lengkap terakhir diperbuat daripada aloi aluminium, termasuk perkakas biru yang dipasang pada plat asas kelabu, alat cincin hijau yang disambungkan oleh pelbagai bahagian, dan alat cincin atas oren dan kuning. Tujuan reka bentuk alat penyambungan pelbagai bahagian adalah untuk mengelakkan daya pengecutan yang disebabkan oleh penyejukan alat semasa pengawetan dan penyejukan.
Selepas melengkapkan pemasangan lamina dan perkakas, pasukan kejuruteraan menggunakan skim proses VAP yang paling tipikal dan kos efektif untuk mencurah resin. Selepas menyembuhkan, menyejukkan dan menurunkan langkah-langkah, pasukan menjalankan pemesinan penamat untuk tepi bahagian, dan kemudian menjalankan penggerudian ketepatan tinggi untuk kerja riveting berikutnya. Untuk memastikan ketepatan sambungan antara bingkai anulus dan rasuk ekor dan perisai pemutar ekor, toleransi reka bentuk sambungan hendaklah dikawal dalam±0.4mm. Hasil analisis elemen terhingga menunjukkan bahawa hasil reka bentuk mati skim baru adalah "kejayaan satu kali" dan dapat memenuhi keperluan toleransi.
Reka bentuk baharu Airbus untuk bingkai cincin CFRP telah siap kira-kira setahun yang lalu, tetapi ia mengambil masa yang lama untuk berubah daripada aloi aluminium kepada bahan komposit. Syarikat mesti mempertimbangkan banyak masalah, seperti rasional reka bentuk, pengesahan dan pengesahan langkah-langkah proses, kestabilan pengeluaran besar-besaran dan sebagainya. Di samping itu, latihan kakitangan untuk proses baru juga sangat penting. Ia mesti memastikan bahawa kakitangan kejuruteraan dalam setiap pautan bersedia untuk menyesuaikan diri dengan skim reka bentuk baru. Airbus percaya bahawa penukaran pembuatan bingkai cincin daripada proses aloi aluminium kepada proses CFRP bukan sahaja pengubahsuaian mudah bahagian sedia ada, tetapi perubahan teknologi dalam jabatan helikopter Airbus; Di antara mereka, kerja yang paling mencabar bukan untuk memenuhi keperluan toleransi geometri, tetapi pembangunan preforms yang berjaya.
Pada masa ini, semua helikopter H135 yang baru dihasilkan dilengkapi dengan bingkai cincin CFRP baharu. Oleh kerana rintangan kakisan yang sangat baik dan rintangan keletihan bingkai cincin CFRP baru, Airbus telah mengurangkan berat produk kira-kira 0.5kg, dengan ketara meningkatkan prestasi keselamatan dan mengurangkan masa dan kos pengesanan.
