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【复材】英国开发碳纤维增强塑料直升机轮毂

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-03-03  来源:www.bmcyz.com  作者:云筑网  浏览次数:368
核心提示:莱昂纳多公司团队(由英国莱昂纳多公司、英国国家复合材料中心NCC、英国改革机构InnovateUK组成)于2021年1月1日牵头启动了NATEP项目,项目周期18个月,预算经费25万英镑,旨在开发一种革命性的全复合材料直升机轮毂。项目交付物包括12种通过全方位测试的轮毂概念及有关设计/制造方法......

莱昂纳多公司团队(由英国莱昂纳多公司、英国国家复合材料中心NCC、英国革新机构Innovate UK组成)于2021年1月1日牵头启动了NATEP项目,项目周期18个月,预算经费25万英镑,旨在开发一种革命性的全复合材料直升机轮毂。项目出货物包括12种通过全方位测试的轮毂定义及有关设计/制造办法等。

这种直升机轮毂由碳纤维复合材料(CFRP)制成,过程使用定制纤维铺放(TFP)、编织和热压罐等先进工艺,可确保较高的一致性和可扩展性。这种新型轮毂的密度只有轻质金属材料(如常见的铝合金、镁合金)轮毂的一半,但机械性能更强,具备超轻、坚固耐用等特质。

具体而言,CFRP直升机轮毂的优势主要有以下几个方面:

1)减重与耐用

目前的轻合金材料直升机轮毂疲劳耐久性不强,相对恶劣的用环境会加速轮毂的损耗。因此,在直升机服役期间,轮毂部件需要按期维护、检修、更换。CFRP轮毂使用一流的纤维复合材料结构及稳定树脂材料,可以大大提高轮毂部件的抗疲劳寿命和耐腐蚀性能。与铝合金相比,CFRP轮毂重量减轻约30-40%(即5公斤合金轮毂使用CFRP材料后,可减重约1.5公斤),并显著增强NVH(噪声、振动和粗糙度)性能。

经初步统计,伴随轮毂重量的减轻,直升机飞行效率、航程可显著提高,机上有效载荷增加,直升机动力系统选择性更广(如可使用电力等低功率密度推进系统等)。假设直升机通过应用CFRP轮毂减重6公斤后,在平时12000小时使用年限期间,直升机可节省近1000加仑燃料,二氧化碳减排可达12吨左右。

2)经济性与通用性

先进复合材料制造工艺具备极高的可复用性,有关常识成就可以竞价到很多合作范围。

伴随材料/工艺技术的成熟,树脂材料韧性提高,碳纤维价格降低,整体制造过程智能化程度大大提高,CFRP在航空航天范围的应用效果日益显现。

另外,复合材料轮毂在设计方面与原有轮毂维持高通用性,可以显著减少平时改装的时间/人力本钱。

莱昂纳多公司团队表示,整个研究项目将包括直升机轮毂定义设计、开发、制造、验证、测试等全周期过程。项目的研究成就拟广泛竞价应用到航空航天各个范围,前景十分广阔。

 
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