エアバスは、マルチピースの組み合わせプリフォームと1回の注入プロセスを使用して、H135ヘリコプターの元のアルミニウム合金リングフレームを原料として炭素繊維強化ポリマー（CFRP）に置き換えることに成功しました。
救急医療サービス/救急車ヘリコプターとして、エアバスH135ライトツインエンジンヘリコプターは、その高い信頼性、多機能、およびコスト上の利点により、エアバスの同様の製品の中で最も低い運用および保守コストのヘリコプターになりました。 現在、1350以上のH135が60以上の国または地域でサービスを提供しており、300以上のオペレーターにサービスを提供しています。 しかし、H135の飛行時間の増加に伴い、関連する定期的な運用および保守データは、CFRPテールビームとCFRPテールローターシールドを接続するアルミニウム合金環状フレームが疲労および腐食しやすく、運用および保守の増加に直接つながることを示しています検出コスト。 コストを削減し、ボディの安全性を確保するために、エアバスは環状フレームの耐食性と耐疲労性に関する新しいプロセス設計スキームの研究を開始しました。
エアバスは当初、チタン合金をベースにしたスキームを検討しましたが、チタン合金スキームの機械加工プロセスと原材料は、アルミニウムスキームよりも高価です。 そのため、学際的な研究開発チームは、プリプレグ、真空支援灌流（VAP）、および樹脂トランスファー成形（RTM）プロセスを使用して、CFRPに基づく新しい設計スキームを開発しました。 計算後、新しいスキームの重量はアルミニウムスキームと比較して25％削減され、コストはチタン合金スキームと比較して50％削減され、検出と保守のコストが大幅に削減されます。
エンジニアはテールビームとテールローターシールドの既存の設計を変更することはできず、環状フレームはテールビームとテールローターシールドを接続する主要な構造です。 したがって、CFRP環状フレームは、元のアルミニウムフレームと同じ接続面と幾何学的寸法を持っている必要があり、設計スキームの自由度が大幅に制限されます。 コミュニケーションと評価を通じて、エンジニアリングチームと設計、応力、および製造エンジニアは、研究開発コストとその後のバッチ製造コストを最小限に抑えるために、実際の製造で広く使用されている標準仕様の材料を使用することを最終的に決定します。 その中で、新しいスキームで使用されたAmerican Hexcel社のg0986ツイル炭素繊維は、エアバスの他のヘリコプタープロジェクトの注入成形で広く使用されています。 注入用樹脂は、エアバスヘリコプター社の樹脂注入およびRTM認証をすでに通過しているハッチ会社の1成分rtm6エポキシ樹脂です。
リングフレームの形状が極端に展開できないため、エンジニアは成形中のしわを防ぐためにプリフォームに追加のカットとノッチを設計しました。 続いて、エンジニアは内側フランジの圧縮強度をテストし、静的および動的引張試験を通じて、CFRP環状フレームの展開能力とCFRP環状フレームと非強化ポリマーガセットプレート間のインターフェースを検証しました。 テスト結果は、新しいCFRPリングフレームの設計が非常に堅牢で、予想される負荷を安全に処理できることを示しています。
樹脂注入用に、エンジニアリングチームは下図に示すように4つのプリフォームを開発しました。 その中で、No。3プリフォームにはAとBの2つの部分が含まれています。 プリフォームNo.4は、t-領域の接続を確実にするための非強化ポリマーガセットプレートです。
4つのプリフォームについて、エンジニアリングチームは対応する特別なツールを開発し、すべてのプリフォームと環状ガセットプレートを組み立てて最終的な硬化ツールにしました。 最終的な完全な硬化ツールはアルミニウム合金でできており、灰色のベースプレートに固定された青いツール、複数のパーツで接合された緑色のリングツール、オレンジと黄色のトップリングツールが含まれます。 マルチ-パーツスプライシングツールの設計目的は、硬化および冷却中のツールの冷却によって引き起こされる収縮力を防ぐことです。
ラミネートとツーリングの組み立てが完了した後、エンジニアリングチームは、樹脂注入に最も一般的で費用効果の高いVAPプロセススキームを使用します。 硬化、冷却、離型のステップの後、チームは部品のエッジの仕上げ加工を実行し、その後のリベット打ち作業のために高精度の-穴あけを実行します。 環状フレームとテールビームおよびテールローターシールド間の接続精度を確保するために、接続の設計公差は次の範囲内で制御する必要があります。± 0.4mm。 有限要素解析の結果は、新しいスキームのダイ設計結果が「1回の-回の成功」であり、許容要件を満たすことができることを示しています。
エアバスのCFRPリングフレームの新設計は約1年前に完成しましたが、アルミ合金から複合材料への変更には長い時間がかかりました。 会社は、設計の合理性、プロセスステップの検証と確認、大量生産の安定性など、多くの問題を考慮する必要があります。 さらに、新しいプロセスのためのスタッフのトレーニングも非常に重要です。 各リンクのエンジニアリング担当者が新しい設計スキームに適応する準備ができていることを確認する必要があります。 エアバスは、リングフレーム製造のアルミニウム合金プロセスからCFRPプロセスへの転換は、既存の部品の単純な変更であるだけでなく、エアバスヘリコプター部門の技術的変化であると考えています。 その中で最も難しい作業は、幾何公差の要件を満たすことではなく、プリフォームの開発を成功させることです。
現在、新しく製造されたすべてのH135ヘリコプターには、新しいCFRPリングフレームが装備されています。 新しいCFRPリングフレームの優れた耐食性と耐疲労性により、エアバスは製品の重量を約0 .5kg削減し、安全性能を大幅に向上させ、検出時間とコストを削減しました。
