Германская KraussMaffei и Национальный институт авиационных исследований (NIAR) при Университете штата Уичито в США, известный исследованиями композитных материалов для авиации, разработали технологию для замены металлических оконных заглушек грузовых авилайнеров термоэластопластами.
Производимое по новой технологии изделие предназначено для быстрого переоборудования пассажирских лайнеров в грузовые. В основном это устаревшие самолеты, которые больше не предлагают современных удобств для пассажиров, но по-прежнему используются в качестве грузовых самолетов. Спрос на такую трансформацию высокий, поскольку цена переоборудования значительно меньше стоимости новых самолетов.
Оконные заглушки из термопластика, изготовленные с использованием FiberFormИзображение: NIAR
Легкий термопласт с FiberForm сокращает время цикла
Помимо многих других задач переоборудование самолетов требует замены акриловых оконных заглушек металлическими для простоты обслуживания. Это дорогостоящее и трудоемкое металлическое решение может быть дополнительно оптимизировано с помощью современных термопластичных компаундов, армированных волокном, которые обеспечивают ту же жесткость при меньших затратах, меньшем весе и за малую часть времени, которое потребовалось бы для обработки металлической детали.
NIAR и KraussMaffei объединили свой опыт для разработки легкого решения с использованием технологии FiberForm. При использовании FiberForm полностью консолидированный армированный волокном термопластичный лист, известный как органолист, вставляется в инструмент, формируется и покрывается термопластичным полимером.
Оконная заглушка была разработана с использованием оригинальной геометрии овальной формы с соответствующими конструктивными изменениями, например, с добавлением ребер жесткости, чтобы выдерживать нагрузки давления.
С целью добиться желаемых механических свойств команды доктора Варуны Сеневиратне (Waruna Seneviratne, NIAR) и Ойгена Шуберта (Eugen Schubert, KraussMaffei) использовали инженерный полимер LM-PAEK, армированный углеродными волокнами AS4, для 16-слойного органолиста и материал PEEK, на 30% наполненный рубленым волокном для формования ребер.
Легче металлического аналога на 20%
Короткое время цикла является одним из основных преимуществ быстрого литья под давлением по сравнению с механической обработкой металла. В течение часа можно изготовить 40 оконных затворов.
Кроме того, термопласты, используемые для FiberForm, обеспечивают возможность сварки компонентов, обладают высокой ударной вязкостью, устойчивы к высоким температурам, химическим воздействиям и воздействиям окружающей среды, а также являются огнестойкими.
По сравнению со своим металлическим аналогом весом 590 г композитная версия оконной заглушки весит на 20% меньше. Команда уже работает над дальнейшей оптимизацией конструкции, чтобы сделать ее примерно на 40% легче металлического аналога.
Следующим шагом программы NIAR является проведение оконных заглушек дальнейшим функциональным испытаниям, необходимым для сертификации, например на долговечность, чтобы они были готовы к серийному производству.
Успешный переход из автомобилестроения в авиацию
«KraussMaffei не только установил литьевую машину с множеством возможностей, но и активно помогал нам в процессе разработки. Наши студенты также получают огромный практический опыт и могут взаимодействовать с цепочкой поставок, используя несколько новых возможностей, которые мы представили в последние годы. Наша цель — перенести эффективные процессы, такие как FiberForm, из автомобильного производства в авиацию», — говорит доктор Варуна Сеневиратне (Waruna Seneviratne), директор NIAR ATLAS.
Лаборатория передовых технологий для аэрокосмических систем NIAR (ATLAS) исследует подобные проблемы и в то же время обучает специалистов завтрашнего дня. Всего в шести филиалах NIAR работает около 1600 сотрудников, а общий годовой объем научно-исследовательских проектов составляет более 300 млн долл. (27,7 млрд руб.).