Aernnova復合材料制造公司(二)
作為公私合營項目"清潔天空"(現更名為"清潔航空"創新計劃)的創始成員及持續參與方,Aernnova提出創新理念并參與開發綜合技術以實現航空業脫碳。相關技術包括電動推進系統的各類賦能方案、更優化的輕質復合材料結構,以及涵蓋數字化在內的更高效航空結構生產技術。下文重點介紹Aernnova復合材料公司在"清潔天空2.0/清潔航空"項目中的參與成果。
成果(2016年1月至2023年12月)
在OUTCOME項目中,Aernnova公司成功制造出兩個高度集成化的"一體成型"復合材料扭力盒,其特點在于采用高壓成型工藝制成的高曲率翼梁。
空客C-295飛機的小翼(左圖)與OUTCOME項目中RACER直升機的后機身部分
其中一項技術驗證是針對安裝在固定翼空客C-295支線飛機上的全尺寸翼梢小翼,作為多項技術集成的驗證平臺;另一項則針對RACER復合直升機驗證機的后機身部分。
多功能機身驗證機(MFFD- multifunctional fuselage demonstrator)項目(2017-2024)
Aernnova復合材料公司為該項目制造了熱塑性復合材料部件,包括與CETMA合作完成的上殼體Z型長桁及下殼體艙門環繞結構(DSS-door surround structure)(DEWTECOMP項目內容)。在BUSTI項目中,該公司還采用自動纖維鋪放(AFP)和真空袋壓實工藝,首次制造出四個對接帶層壓板,用于連接上下殼體的左側縱向機身接合部。
RTM多凸緣框正在接受測試(左)以及為ARE項目完成的示范性上殼。
"先進尾段"(ARE-Advanced Rear End) (2017-2024)
Aernnova公司為"先進尾段"(ARE- Advanced Rear End)項目中制造了上部殼體驗證件。該項目采用多凸緣框,通過RTM工藝使用壓制成型的干纖維預制件。這項專利技術替代了傳統機加工金屬件,作為ARE項目的一部分,旨在比傳統單通道飛機后機身減重20%。
HLFC-WIN任務中研發的層流控制機翼前緣。
HLFC-WIN(2019-2023)
在HLFC-WIN任務中,Aernnova采用金屬與復合材料部件的創新組合,實現了機翼前緣層流控制技術,從而提升空氣動力性能。該項目成功降低了阻力、燃油消耗和排放量。
HERFUSE (2024年1月至2027年)
在混合動力支線飛機項目中(HERA-hybrid-electric regional aircraft),Aernnova將延續其在可持續制造和數字化領域的現有工作,通過HERFUSE項目為垂直尾翼(VTP)與機身的連接結構開發更優化的設計方案。該方案將采用熱固性復合材料以減輕機體重量,同時滿足機械性能目標和提升可持續性要求。Aernnova還將參與復合材料連接結構的最終尺寸確定及數字化3D模型制作。Aernnova工程部將負責復合材料垂直尾翼與機身連接件的設計與優化工作,對結構尺寸與材料組合方案進行評估。
采用石墨烯改性樹脂制造的空客A350機翼前緣驗證件
WOT襟翼生產中的鋪層、模具及機械加工單元
石墨烯旗艦計劃(2015-2023)
在石墨烯旗艦項目中,Aernnova復合材料公司與合作伙伴安通林工程集團(Grupo Antolin-Ingenieria)及空客公司共同探索了石墨烯改性樹脂的應用。
研究團隊在復合材料部件制造過程中測試了多種石墨烯摻雜方案,并成功制造出A350機翼前緣組件。"不同供應商提供的石墨烯材料及其制備方式會導致材料性能表現存在差異,"桑切斯(Sanchez)解釋道。
"明日之翼"(WOT)項目中的長7米的三梁(無肋)襟翼
“明日之翼”計劃(2018-2022年)
Aernnova還參與了空客"明日機翼"(WOT- Wing of Tomorrow)計劃,該計劃致力于為新一代單通道飛機成熟的關鍵技術。通過FLAP項目,Aernnova復合材料公司在2021年11月交付了全尺寸技術驗證件;借助2020年收購的Hamble Aerostructures公司,Aernnova參與了2022年完成的WOT項目后緣技術研發。
這款7長米的外側襟翼驗證件是與FIDAMC及西班牙薩拉戈薩Aitiip技術中心協作制作完成的。
Aernnova技術開發副總裁米格爾·卡斯蒂略(Miguel Castillo)博士解釋道:"這種三梁結構沒有翼肋,但包含襟翼機構與三個支撐點的連接支架。該組件采用自動鋪放干纖維預制體與RTM工藝制作,可實現月產百架飛機所需的自動化生產。Aitiip與我們合作開發了自加熱模具和嵌件,最終形成整體式結構。其運用4.0技術,經優化設計降低了復現成本。"在開發過程中,Aernnova對比了Syensqo(索爾維-Solvay分出的獨立公司)的TX-1105與Hexcel(美國斯坦福德)的Hi-Tape材料,證實兩者性能相當。"我們對兩種材料進行了全面表征,不僅測試機械性能,還評估了它們在制造工藝中的表現,"卡斯蒂略解釋道,"我們在后緣閉合結構中采用了Evonik(德國埃森)的Rohacell泡沫芯材,這種構造方式類似于風機葉片。"
那么使用雙組分樹脂如何?“這類零件經過重量優化,因此必須具備全面的機械性能,”他解釋道,“這就是為什么零件每一毫米的混合比例都必須精確。要使用雙組分樹脂,你不僅需要證明能達到這種精度,還得證明確實能縮短生產周期。”
該項目始于2018年底。Aernnova與Aitiip合作設計制造金屬模具,并完成了裝配設計??ㄋ沟俾员硎荆骸拔覀儑L試過充氣方案,但在高速生產條件下,其可靠性不如金屬嵌件。充氣方案需要控制更多變量?!?019至2020年間,Aernnova制作了半尺寸驗證件。他指出:“關鍵技術突破在于使用TX1105干纖維帶進行自動鋪放(AFP)制造復雜曲面,以及解決鋪層后的材料處理問題?!薄按送猓趯崿F每小時100件產能的工藝流程中整合三個附件裝配工位也是重大挑戰。隨后我們完成了全尺寸驗證件的制造,并于2021年12月交付至不來梅。”
我們采用攝影測量技術進行尺寸檢測,這種方法比激光掃描更快,并能精確定位任何表面不規則的位置。我們完全采用柔性墊片工藝,因為硬性墊片操作極其繁瑣,無法實現100%的生產效率?!睂τ诜忾]盒式結構的檢測,Aernnova公司與先進航空航天技術中心(CATEC,西班牙塞維利亞)合作,該中心開發了一種基于磁力的檢測系統,專門用于檢查多根翼梁與蒙皮連接處的角接位置。我們采用攝影測量技術進行尺寸檢測,相比激光掃描速度更快,并能精確定位表面不規則區域。全部采用軟墊片調節工藝——硬墊片工序極其繁瑣,完全無法滿足量產需求。"針對封閉盒型結構的檢測,Aernnova公司與西班牙塞維利亞先進航空航天技術中心(CATEC)展開合作,該機構研發的磁力檢測系統可精準探測多根翼梁與蒙皮連接的轉角部位。
Aernnova還開發了一種針對不同材料疊層復合材料的一步鉆孔和锪孔工藝。成就包括:
通過傳感器與數據分析實現單周期流程監控。
減少制造過程中材料、能源及污染物的浪費。
減少待組裝部件數量,縮短交付周期,從而實現高速生產。
《Aernnova Composites, leader in composites R&D》 2024.6.24
楊超凡










































