Aernnova研發的復合材料結構

本文是《西班牙復材工廠》的另外一部分。文章詳細介紹了該公司在開發復合材料航空結構新技術的悠久歷史中所取得的成就。

“清潔天空”\“清潔航空”項目

作為公私合作的“清潔天空”\“清潔航空”項目的創始和持續成員，Aernnova提出了新的想法，并參與了航空脫碳綜合技術的開發。這些技術包括電力推進的各種推動者、更優化的輕質復合材料結構和更高效的航空結構生產，包括數字化。Aernnova取得的成就和亮點如下所述。

OUTCOME（2016.1.至2023.12）

OUTCOME項目中空客C-295的小翼（左）和RACER直升機的后機身。

在OUTCOME項目中，Aernnova生產了兩個高度集成的“一次性”復合扭轉箱，具有高曲率、沖壓成型的翼梁。

一個是安裝在固定翼空中客車C-295支線飛機上作為多技術演示機的全尺寸小翼，另一個是RACER復合直升機演示機的后機身。

MFFD（2017-2024）

Aernnova Composites與CETMA合作，為多功能機身演示機（MFFD-multifunctional fuselage demonstrator）生產熱塑性復合材料零件，包括上殼體Z形長桁和下殼體門圍結構（DEWTECOMP項目）。Aernnova還使用AFP和真空袋固結為BUSTI項目的左側縱向機身接頭生產了前四個對接帶層壓板，連接上下殼體。

ARE-Advanced Rear End（2017-2024）

RTM多凸緣框正在測試中（左），并完成了ARE項目的上殼體演示器。

Aernnova為先進后端（ARE-Advanced Rear End）項目生產了上殼演示機。多凸緣框架在RTM工藝中使用壓制成型的干纖維預制件。這項專利技術取代了這些高負載機架中的傳統機加工金屬，是ARE項目目標的一部分，即與傳統單通道飛機中使用的后機身相比，重量減輕20%。

HLFC-WIN（2019-2023）

HLFC-WIN項目層流控制機翼前緣。

在HLFC-WIN項目中，Aernnova復合材料公司使用金屬和復合材料部件的創新組合，在機翼前緣實現層流控制，以改善空氣動力學，成功地減少了阻力、燃料燃燒和排放。

HERFUSE（2024-2027年1月）

Aernnova將在混合動力支線飛機的HERA項目中推進其目前在可持續制造和數字化方面的活動，為HERFUSE項目中的垂直尾翼（VTP）與機身的連接開發更優化的設計解決方案。該解決方案將使用熱固性復合材料來減輕機身重量，同時實現機械性能和提高可持續性的目標。Aernnova還將為復合材料接頭結構的最終尺寸和數字3D模型做出貢獻。Aernnova工程部（AED-Aernnova Engineering Division）將設計和優化復合VTP與機身接頭的配件。將評估結構尺寸和材料組合。

“石墨烯旗艦”項目（2015-2023）

空客A350機翼前緣演示機采用石墨烯改性樹脂。

在“石墨烯旗艦”項目中，Aernnova Composites與合作伙伴Grupo Antolin Ingenieria和空中客車公司一起探索了石墨烯改性樹脂的使用。

該團隊研究了復合材料部件制造中的不同石墨烯摻雜方案，并生產了A350機翼前緣。桑切斯說：“石墨烯的表現不同，這取決于哪家供應商提供的材料以及它們是如何制造的。”。

“明日之翼”（2018-2022）

Aernnova還參與了空中客車“明日之翼”（WOT-Wing of Tomorrow）項目，該項目旨在為下一代單通道飛機成熟技術。通過FLAP項目，Aernnova Composites于2021年11月交付了一臺全尺寸技術演示機，通過2020年收購Hamble Aerostructures，Aernnova參與了2022年完成的WOT后緣技術開發。

“明日之翼”項目中的三梁、7米長襟翼。

7米長的外襟翼演示器是與FIDAMC和Aitiip技術中心（西班牙薩拉戈薩）合作開發和生產的。

Aernnova負責技術開發的副總裁Miguel Castillo博士解釋說，三梁結構沒有肋，但包括襟翼機構和三個懸掛接頭。“它是使用AFP干帶預成型件和RTM工藝制成的，該工藝可以自動實現100（飛機/月）的速率。Aitiip與我們合作制造了一種自加熱工具和插件，以實現集成結構。它使用4.0技術，并經過優化以降低經常性成本。”

在開發過程中，Aernnova比較了Syensqo（英國Heanor）TX-1105和Hexcel（美國康涅狄格州斯坦福德）Hi-Tape材料，證明它們是等效的?？ㄋ沟俾哉f：“我們不僅表征了兩者的機械性能，還表征了它們在制造過程中的行為。”。“我們在后緣部分的收尾部分使用了Rohacell泡沫[贏創，德國埃森]，類似于風力葉片結構。”

使用兩部分樹脂怎么樣？“這種類型的零件是經過重量優化的，所以你必須具有完整的機械性能，”他解釋道。“這就是為什么零件每毫米的配合比都必須準確的原因。為了使用2K樹脂，你不僅必須證明這種準確性，還必須證明你可以真正縮短循環時間。”

WOT襟翼生產過程中的疊層、工裝和機加工工作站。

該項目始于2018年底。Aernnova與Aitiip合作設計和制造金屬模具，還完成了組裝設計。卡斯蒂略說：“我們已經對充氣模具進行了試驗，但它們在高速率下不如金屬插件可靠。”。“充氣設備有更多的參數需要控制。”Aernnova在2019-2020年生產了一臺半尺寸的演示機。他指出：“關鍵的發展是將AFP與TX1105干膠帶一起用于復雜的形狀，以及如何在鋪放后進行材料處理。”。“此外，在一個速率為100的過程中集成三個附件結頭是一個巨大的挑戰。我們接下來生產了全尺寸的演示器，并于2021年12月交付給不來梅。”

Aernnova使用PAM-RTM軟件（ESI Group，Rungis，France）進行流量模擬，使用TeamCenter軟件（Siemens Digital Industries software，Plano，Texas，U.S.）管理產品開發?？ㄋ沟俾哉f：“我們還使用虛擬現實來測試裝配，這與構建物理系統和試錯相比，節省了證明工具碰撞、夾具和處理的時間。”。“夾具和工具配備了傳感器，以增強最佳配合并避免鉸接線處的應力。我們使用攝影測量進行尺寸檢查，這比激光掃描更快，并提供任何不規則的表面位置。我們使用了全軟填隙，因為硬填隙是一個可怕的過程，不能以100的速度使用。”為了檢查封閉式盒子結構，Aernnova與先進航空航天技術中心（西班牙塞維利亞CATEC）合作，該中心開發了一種基于磁體的系統，用于檢查多個翼梁的角部與蒙皮的連接位置。

Aernnova還開發了一種一步鉆孔和锪孔工藝，用于堆疊不同材料的復合材料層壓板。成就包括：

• 通過傳感器和數據分析監測單循環過程。
• 減少制造過程中的材料、能源和污染物浪費。
• 減少要組裝的零件數量，縮短交付周期，從而實現高速制造。

原文見，《Aernnova Composites, leader in composites R&D 》6/24/2024

楊超凡 2024.6.25