ایرباس با موفقیت با استفاده از پیش فرم ترکیبی چند تکه و فرایند ریختن یک بار، قاب حلقه ای آلومینیومی اصلی بالگرد اچ۱۳۵ را با پلیمر تقویت شده فیبر کربن (CFRP) به عنوان ماده اولیه جایگزین کرد.
به عنوان یک سرویس پزشکی اضطراری / بالگرد آمبولانس هوایی، بالگرد موتور دوقلوی سبک ایرباس اچ۱۳۵ به دلیل قابلیت اطمینان بالا، مزایای چند عملکردی و هزینه ای به بالگرد با کمترین هزینه بهره برداری و نگهداری در میان محصولات مشابه ایرباس تبدیل شده است. در حال حاضر بیش از ۱۳۵۰ H135 در بیش از ۶۰ کشور یا منطقه در خدمت هستند و به بیش از ۳۰۰ اپراتور خدمات ارائه می دهند. با این حال، با افزایش زمان پرواز H135، داده های مربوط به بهره برداری منظم و نگهداری نشان می دهد که قاب دایره ای آلومینیومی که پرتو دم CFRP و سپر روتور دم CFRP را به هم متصل می کند، مستعد خستگی و خوردگی است که به طور مستقیم منجر به افزایش هزینه تشخیص بهره برداری و نگهداری می شود. به منظور کاهش هزینه و اطمینان از ایمنی بدن، ایرباس شروع به مطالعه طرح طراحی فرایند جدید برای خوردگی و مقاومت خستگی قاب آنولار کرد.
ایرباس ابتدا این طرح را بر اساس آلومینیوم در نظر گرفت، اما فرایند ماشینکاری و مواد اولیه طرح آلیس تیتانیوم گران تر از طرح آلومینیوم است. بنابراین تیم R & D چند رشته ای طرح طراحی جدیدی را بر اساس CFRP با استفاده از فرایندهای prepreg، پرفوزیون کمک خلاء (VAP) و قالب گیری انتقال resin (RTM) توسعه داد. پس از محاسبه، وزن طرح جدید در مقایسه با طرح آلومینیوم ۲۵٪ کاهش می یابد و هزینه در مقایسه با طرح آلومینیوم ۵۰٪ کاهش می یابد که هزینه تشخیص و نگهداری را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.
مهندسان نمی توانند طراحی موجود پرتو دم و سپر روتور دم را تغییر دهند و قاب آنولار ساختار اصلی اتصال پرتو دم و سپر روتور دم است. بنابراین، قاب انولار CFRP باید سطح اتصال و ابعاد هندسی یکسانی با قاب آلومینیومی اصلی داشته باشد که آزادی طرح طراحی را تا حد زیادی محدود می کند. از طریق ارتباطات و ارزیابی، تیم مهندسی و مهندسان طراحی، استرس و تولید در نهایت تعیین می کنند که از مواد مشخصات استانداردی که به طور گسترده ای در تولید واقعی مورد استفاده قرار گرفته اند استفاده کنند، تا هزینه R & D و هزینه تولید دسته ای بعدی را به حداقل برانند. از جمله فیبر کربنی g0986 twill شرکت آمریکایی هکسیل مورد استفاده در طرح جدید به طور گسترده ای در قالب ریزی ریختن دیگر پروژه های بالگرد ایرباس مورد استفاده قرار گرفته است؛ رزین برای ریختن یک جزء رزین اپوکسی rtm6 شرکت هاچ است که در حال حاضر گواهینامه ریختن رزین و RTM شرکت بالگرد ایرباس را پشت سر گذاشته است.
به دلیل عدم استقرار شدید هندسه قاب حلقه، مهندسان بریدگی ها و notches اضافی در پیش فرم را طراحی کردند تا از چین و چروک در طول قالب ریزی جلوگیری کنند. پس از آن، مهندسان قدرت فشاری فلنگ داخلی را آزمایش کردند، ظرفیت استقرار قاب انولار CFRP و رابط بین قاب انولار CFRP و صفحه گوست پلیمری نااجباری را از طریق آزمایش های کششی استاتیک و پویا تأیید کردند. نتایج آزمایش نشان می دهد که طراحی جدید قاب حلقه CFRP بسیار قوی است و با خیال راحت می تواند بار مورد انتظار را اداره کند.
برای ریختن آلومینیوم، تیم مهندسی چهار پیش فرم را همان طور که در شکل زیر نشان داده شده بود، توسعه داد. در میان آن ها پیش فرم شماره ۳ شامل دو بخش A و B است؛ پیش فرم شماره ۴ یک صفحه گوست پلیمری غیر تقویت شده برای اطمینان از اتصال منطقه t است.
برای چهار پیش فرم، تیم مهندسی ابزار ویژه مربوطه خود را توسعه داد، و سپس تمام پیش فرم ها و صفحات گوست انولار را با هم به ابزار درمان نهایی مونتاژ کرد. ابزار درمان کامل نهایی از آلومینیوم ساخته شده است، از جمله ابزار آبی ثابت بر روی صفحه پایه خاکستری، ابزار حلقه سبز توسط قطعات متعدد، و نارنجی و زرد بالا ابزار حلقه. هدف طراحی ابزار چند بخشی splicing جلوگیری از نیروی کوچک شدن ناشی از ابزار خنک کننده در طول درمان و خنک کننده است.
پس از اتمام مونتاژ لمینت ها و ابزار، تیم مهندسی از معمولی ترین و مقرون به صرفه ترین طرح فرایند VAP برای ریختن آلومینیوم استفاده می کند. پس از مراحل درمان، خنک کننده و تخریب، تیم انجام اتمام ماشین کاری برای لبه های قطعات، و سپس انجام حفاری با دقت بالا برای کار پرچین پس از آن. به منظور اطمینان از دقت اتصال بین قاب آنولار و پرتو دم و دم روتور سپر، تحمل طراحی اتصال باید در داخل کنترل شود±0.4mm. نتایج تجزیه و تحلیل عناصر محدود نشان می دهد که نتایج طراحی مرگ از طرح جدید هستند "موفقیت یک بار" و می تواند الزامات تحمل را برآورده کند.
طراحی جدید ایرباس برای قاب حلقه CFRP حدود یک سال پیش به پایان رسید، اما تغییر از آلومینیوم به مواد کامپوزیتی زمان زیادی طول کشید. این شرکت باید مشکلات زیادی را در نظر بگیرد، مانند عقلانیت طراحی، تأیید و تأیید مراحل فرایند، ثبات تولید انبوه و.... علاوه بر این، آموزش کارکنان برای فرایند جدید نیز بسیار مهم است. باید اطمینان حاصل کرد که پرسنل مهندسی در هر لینک آماده انطباق با طرح طراحی جدید هستند. ایرباس معتقد است که تبدیل قاب حلقه ای ساخت از فرایند آلومینیوم به فرایند CFRP نه تنها یک اصلاح ساده از قطعات موجود است، بلکه یک تغییر تکنولوژیکی در بخش هلیکوپتر ایرباس است؛ در میان آنها، چالش برانگیزترین کار، برآورده کردن الزامات تحمل هندسی نیست، بلکه توسعه موفق پیش فرم ها است.
در حال حاضر تمام بالگردهای تازه تولید شده H135 مجهز به قاب های حلقه CFRP جدید هستند. با توجه به مقاومت در برابر خوردگی عالی و مقاومت خستگی قاب حلقه CFRP جدید، ایرباس وزن محصول حدود ۰٫۵ کیلوگرم را کاهش داده، عملکرد ایمنی را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و زمان تشخیص و هزینه را کاهش داده است.
