C295是一種雙渦輪螺旋槳戰術軍用運輸機，目前由西班牙空中客車防務與航天公司用鋁制造。最近在西班牙的一個合作項目為C295的外翼部分生產了上翼蒙皮的復合材料版本。

圖1.鋪層架構

該圖顯示了機翼蒙皮的鋪層結構和鋪層順序。八層構成了蒙皮的大部分，最終厚度為4毫米，而在根部和翼尖放置了12層，這些區域的最終厚度為5.5毫米。

圖2.鋼制工裝

機翼演示器使用的工具是一個幾乎扁平的鋼制工具帶有殷鋼表面，曾用于C295研究的早期階段。使用ADMP技術的時鋪放間為48分鐘。

圖3.輸液層

該團隊采用空中客車VAP技術進行輸液。顯示了各種耗材層，從透氣層上的（從上到下）裝袋膜、半透膜、微孔膜、剝離層、零件疊層（橙色）開始，在金屬模具中的零件疊層下方有第二層剝離層、微孔膜和輸液網。

Danobat設計團隊

這里顯示了參與該項目的團隊。部件的自動層壓、注入和固化在Danobat工廠（西班牙埃爾戈伊巴爾）進行，而部件精加工操作和所有測試則在CBC（空客DS）工廠（西班牙圣瑪麗亞港）進行。該設計基于空客DS設計辦公室（赫塔菲）開展的活動。所有制造過程都是在空客DS和達諾巴特人員的合作下進行的。

將預浸料換成NCF

如今，幾乎所有的航空結構都是用預浸料制成的，這需要熱壓罐固化。但一個明確的趨勢正在出現，旨在將航空結構從熱壓罐中取出。Danobat復合材料業務開發經理阿西爾·甘達里亞斯·明特吉（Asier Gandarias-Mintegi）表示，這是機翼演示器背后的前提：“我們的目標是通過全自動、干燥、多軸無卷曲織物沉積來展示制造飛機零件的可行性，以實現顛覆性的高生產率。”

首先，對Danobat的商標和專有ADMP技術進行一些解釋和背景介紹。ADMP自動化工作工作站及其疊層末端執行器可在任何類型的工具中沉積干燥的多軸或編織材料或干燥膠帶。甘達里亞斯·明特吉說，根據最終應用的要求，ADMP可以以每秒2米的速度鋪設從100毫米到2米或更多的寬度。此外，該系統能夠鋪設恒定寬度的卷材，或遵循之前切割到應用所需的最終尺寸的圖案。該公司表示，由于沉積速度快，該系統以降低的勞動力成本為預成型件提供了更高的質量，從而提高了生產率和吞吐量。

為了以實用的方式測試這項技術在飛機結構制造中的應用，空客DS和Danobat團隊采用ADMP為C295飛機的外翼部分制造上蒙皮。C295是一種雙渦輪螺旋槳戰術軍用運輸機，目前由西班牙空客DS公司用鋁制造。外層上翼皮長5700毫米，根部寬1170毫米，尖端寬650毫米；厚度為4-5.5毫米?？湛虳S復合材料制造工程高級專家路易斯·盧比奧-加西亞（Luis Rubio Garcia）表示，機翼蒙皮的尺寸是根據基于多段配置的整體復合材料機翼盒的已知操作載荷確定的，這只是技術開發的第一步：“雖然設計是為預浸料定尺寸的，但我們將其調整為NCF織物。我們的設計工具是空客使用的標準軟件包。”

為干鋪選擇的織物是0/90、±45和0度無卷曲織物（NCF）的組合，由Saertex GmbH&Co.KG（德國薩爾貝克）提供。盧比奧-加西亞解釋說，這些多軸碳纖維織物是用定制的縫合圖案和面積重量制成的。織物包括Hexion股份有限公司（美國俄亥俄州哥倫布市）Epikote粉末粘合劑，該粘合劑符合空中客車公司規范（Epikote 05311）。圖1顯示了層壓結構和織物的放置順序。八層構成了蒙皮的大部分，最終厚度為4毫米，而在根部和翼尖放置了12層，最終厚度達到5.5毫米。甘達里亞斯·明特吉解釋說，從較厚的根部和尖端區域到皮膚中間部分的厚度下降率為1:20，即20毫米距離內下降1毫米。

演示機翼蒙皮的工具是一種現有的金屬工具，帶有因瓦面（圖2），是為C295研究的早期階段建造的，用于確定使用預浸料的多段復合材料機翼的可行性。甘達里亞斯·明特吉解釋說，ADMP及其織物處理端部執行器在48分鐘內將整個層壓板放置在淺工具中，該工具由漢高（德國杜塞爾多夫）的樂泰Frekote 700-NC脫模劑、微穿孔薄膜和用于注入的剝離層制備而成。ADMP系統能夠自動調整每種織物類型，而不需要激活織物上的粘合劑（以防止它們滑動），并且由于ADMP的寬度，每層都一次性放置在工具中。他補充道：“在保守條件下，我們測量了時間來確定這項開發試驗的數量級，在48分鐘時，我們實現了試驗范圍內提出的目標。在試驗模式下，這一生產率相當于90公斤/小時，一旦技術成熟和調整，在當前條件下，可以推斷出大規模生產模式的生產率高達220公斤/小時。”

注入樹脂

雖然層壓技術已經發展成熟，但注入層壓材料需要更多時間。該團隊采用了空中客車公司的方法，該方法基于半透膜系統來去除織物疊層中的空氣。如圖3所示，疊層被另一層剝離層覆蓋，然后是另一層微孔膜、一層半透膜和一層透氣層，所有這些都被包裹在裝袋膜內。耗材由Airtech International股份有限公司（美國加利福尼亞州亨廷頓海灘和盧森堡迪韋丹格）生產，但半滲透薄膜除外，該薄膜來自Diatex SaS（法國羅納-阿爾卑斯省圣杰尼斯拉瓦爾），并由空中客車DS供應給團隊。

注入樹脂是來自索爾維（Solvay）的CYCOM 823 RTM環氧樹脂，這是一種單組分室溫注射環氧樹脂，之前已通過空中客車公司在航空航天項目中的認證。甘達里亞斯·明特吉說：“我們選擇了所有的材料和耗材，使我們能夠在室溫下進行輸液，在120°C下進行固化。”。他補充說，在示范項目的條件下，包裝、注入和固化零件的總時間約為8小時，包括加熱工具和用加熱毯疊層。

盧比奧加西亞報道稱，到目前為止，固化的演示機機翼蒙皮已經經過了一系列測試：“空客DS遵循了該演示機的標準測試程序，包括無損檢測、幾何公差測試、纖維體積百分比和固化程度。結果與該零件的當前預浸料參考相當。”該團隊打算繼續開發用于主要航空結構的干織物制造方法。

甘達里亞斯·明特吉和盧比奧加西亞總結道：“到目前為止，結果非常有希望。已經在開展進一步的開發和示范活動，以實現整個制造過程的工業化，包括翼梁和桁條的集成。”他們補充說，計劃是在空客DS 2020項目路線圖下，很快制造一種新的第二種干織物（NCF）演示機，今后將繼續采用這種顛覆性技術。

原文，《Proving viability of dry fa brics, for large aer infusion ostructures》2019.4.4

楊超凡 2024.11.2