摘要:然而,在将发动机安装到飞行吊舱并放入飞机之前,它需要在地面上进行一系列测试,以确保它能够承受所需的温度和高度、鸟击和其他条件。因此,测试吊舱与飞行吊舱类似,但要求略有不同,是专门为在专门设计的地面测试设施内容纳发动机而建造的。
总部位于密歇根州的地面测试解决方案公司(GTS)分享了用于测试喷气式和直升机发动机的复合材料吊舱组件的设计和制造过程。
总部位于密歇根州的地面测试解决方案公司(GTS)为飞机发动机吊舱的测试版本制造复合材料零件,发动机制造商用于飞行前测试,航空公司用于售后测试。
飞机发动机吊舱—飞机上容纳喷气发动机的多组件盖子—通常由复合材料制成。这些是复杂的组件,需要满足严格的要求,如温度、耐火性和噪音阻尼。
然而,在将发动机安装到飞行吊舱并放入飞机之前,它需要在地面上进行一系列测试,以确保它能够承受所需的温度和高度、鸟击和其他条件。因此,测试吊舱与飞行吊舱类似,但要求略有不同,是专门为在专门设计的地面测试设施内容纳发动机而建造的。
为数不多的专门从事测试吊舱的公司之一是地面测试解决方案公司(美国密歇根州Grand Ledge的GTS)。GTS由总裁汤姆·哈梅尔和现场服务经理马克·杰弗里斯15年前创立。哈梅尔和杰弗里斯之前都在普惠公司工作,该公司除了生产飞机发动机外,还生产测试发动机吊舱。
GTS占地26000平方英尺的工厂雇佣了约40名员工,生产喇叭口进气口、推力反向器、喷嘴和塞子、船尾和复杂的管道,所有这些都是复合材料密集型产品,专为喷气式飞机和直升机测试吊舱而建,用于飞行前测试和售后市场使用。
据哈梅尔介绍,世界上只有三家公司制造飞机测试发动机吊舱:GTS、普惠和赛峰。他说:“当然,GTS是迄今为止最小的。然而,我们为客户提供的是最好的价值和最低的成本。”
测试吊舱和飞行吊舱有什么区别?GTS工程师尼克·多布森解释说:“由于它仅用于地面测试,因此测试吊舱不需要某些功能,比如外部空气动力学蒙皮。”。“也就是说,我们确实以一种与实际飞行吊舱的重量和刚度等特征相匹配的方式建造了测试吊舱,使其符合测试目的。”
发动机吊舱要经过什么样的测试?多布森说:“通常,客户会将这些设备放入一个经过声学处理以消除噪音问题的封闭测试室中,并按照美国联邦航空管理局的指定进行多个不同的测试周期。”。这些可能包括测试吊舱的整体耐久性和随时间的磨损、对鸟击的耐受性、水封、高度性能、抗结冰性等。他补充说,美国联邦航空管理局规定了发动机在服役前的测试要求,以及在飞行数小时后对在役发动机的重新测试,以确保它们仍然可以使用。
测试试验室的一个例子,在中间是白色的测试吊舱。
01
设计测试吊舱
设计到制造,每个测试吊舱大约需要一年的时间来开发和生产。哈梅尔说:“我们设计,我们制造工具,我们制造。这一切都是非常垂直整合的。”
设计过程从发动机制造商提供的设计规范开始。多布森说:“我们得到了你使用的特定发动机的流道形状、温度和压力。”。由此,GTS使用达索系统(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)的SolidWorks生成和分析吊舱的CAD模型,根据温度和压力载荷模拟的行为来调整材料、铺层计划、粘合剂和其他因素。多布森补充道:“我们确实在温度和强度方面将材料推向了极限。”
然后,GTS向客户提交设计方案,并根据需要进行调整,直到最终设计确定。
02
复杂的工具和制造
接下来,工具由自己设计和制造,由玻璃纤维或碳纤维制成,或根据特定组件的需求由金属加工而成。
“我们使用的材料因所需的温度要求而异,”多布森指出。对于一个典型的项目,GTS偶尔会用玻璃纤维制造结构,尽管美国东丽公司的碳纤维预浸料更为常见,通过Gerber(美国康涅狄格州托兰市)数控切割台切割,并在铺层中夹铝蜂窝。这些结构被手工放置在自己制造的开放式模具上,然后在GTS的24×20英尺烤箱中的真空袋下固化。固化后,零件在喷漆室中完成。
GTS还为其设备提供维护服务。多布森说:“如果复合材料损坏或出现磨损,我们会进入世界各地的现场进行修复。”
制造这些组件所需的大部分时间和技能来自于为非飞行发动机重新设计吊舱组件的复杂性。哈梅尔说:“所有的东西——复合材料零件、锁扣、铰链、金属接口——都必须设计成使其重量和重心模拟飞行吊舱,即使这些零件在地面测试的设计上有点不同。”。“当然,这一切的设计都必须比典型的飞行情况承受更多的负载,因为它的设计是为了测试到极限。”
测试吊舱的大多数结构都是用碳纤维预浸料和蜂窝芯建造的,手工放置在开放式模具上,然后在烤箱中真空固化。
例如,测试吊舱的主要部件之一是喇叭口进气管(如左图所示),与典型飞行吊舱上的进气管不同,喇叭口进气管设计有喇叭状扩口,以便更有效地将空气带入吊舱,而不会产生实际飞行产生的压力和力。多布森说:“试图在夹蜂窝的预浸料铺设是一个非常复杂的曲率。为此,我们使用了赫氏(Hexcel-美国康涅狄格州斯坦福德)的Flexcore蜂窝,因为它的设计能够环绕曲线。”。他说,对于一个典型的喇叭口,每侧可以使用大约8到20层东丽CMA碳纤维预浸料,将铝蜂窝夹在中间。
多布森说:“结果是一个非常轻、坚固的结构,用于将空气引入发动机,以测量发动机性能的重要参数。”
另一个复杂的零件是推力反向器——在这种情况下称为替代推力反向器,因为地面测试没有实际的推力——它包围着发动机的侧面。例如,测试机舱的主要部件之一是喇叭口进气管(如左图所示),与典型飞行机舱上的进气管不同,喇叭口进气管设计有喇叭状扩口,以便更有效地将空气带入机舱,而不会产生实际飞行产生的力。多布森说:“试图在预浸料和蜂窝中铺设是一个非常复杂的曲率。为此,我们使用了赫氏(Hexcel-美国康涅狄格州斯坦福德)的Flexcore蜂窝,因为它的设计能够环绕曲线。”。他说,对于一个典型的喇叭口,每侧可以使用大约8到20层东丽碳纤维预浸料,将铝蜂窝夹在中间。
另一个复杂的部件是推力反向器——在这种情况下称为替代推力反向器,因为地面测试没有实际的推力——它包围着发动机的侧面。多布森指出:“这些是我们建造的最复杂的结构”,因为它们必须分为两半,可以像蛤壳一样打开,以安装和拆卸发动机进行测试。这两半通过顶部和底部的特殊设计的金属铰链系统连接。
设计能够承受所需温度的零件也是一个挑战,特别是对于直接包围发动机的替代推力反向器和整流罩等零件。多布森说:“我们使用我们能找到的最高温度的碳纤维预浸料,并在它变得非常热的地方添加隔热罩和隔热毯。”。整流罩组件还设计有特定的凹槽和分叉,需要在测试期间安装设备进行测量。
多布森补充道:“我们真正做的一件事是在使用位置和方式方面提升复合材料的能力,所以我们最终与我们的主要预浸料供应商东丽进行了大量合作。他们已经能够为我们做一些材料测试,以证明这些应用具有足够的强度和温度能力。”。指出:“这些是我们制造的最复杂的结构”,因为它们必须分为两半,可以像蛤壳一样打开,以安装和拆卸发动机进行测试。这两半通过顶部和底部的特殊设计的金属铰链系统连接。
对于测试吊舱,进气导管通常具有喇叭形曲线,这使得铺设变得困难。图为在洁净室中放置并准备固化的吊舱(下图)和涂漆后完成的LEAP 1B测试吊舱(上图)。
03
展望未来:LEAP
GTS是CFM International(美国俄亥俄州辛辛那提)LEAP 1A和1B测试系统的两家供应商之一,该系统用于波音737 MAX和空客A320neo系列等单通道飞机。
为此,GTS正在建造售后测试吊舱,出售给美国联邦航空局和航空公司等客户,以便在使用后测试飞行发动机。
多布森解释说:“这些结构很复杂,由复合材料和金属制成。”。每个机舱的主喇叭口、整流罩、船尾和替代推力反向器由东丽2510碳纤维12K平纹预浸料层和Flexcore蜂窝芯组合而成,采用碳纤维复合材料模具制造,以匹配热膨胀系数。
多布森补充道:“LEAP对我们来说是一个令人兴奋的项目。我们将在未来10年内建造30-40吊舱。”
吊舱和推力反向器制造商专注于优化传统的手工叠层,着眼于自动化和封闭成型的未来应用。
波音公司一个大型机翼下吊舱有铰接面板,可以打开进行喷气发动机检查。注意前部的进气罩和唇缘。
正在用英瓦钢凹模制作吊舱面板。激光投影有助于铺层。
Goodrich一张分解图显示了组成机舱的各种部件。
Goodrich声学面板的特写,显示了堆芯堆积和有助于衰减噪声能量的穿孔。
飞机吊舱的平滑形状,即围绕喷气发动机的结构,掩盖了其潜在的复杂性。在提供空气动力学外壳以实现最小阻力的同时,吊舱还具有除冰能力、噪音衰减和反向发动机推力制动机制。复合材料发动机吊舱于20世纪70年代中期首次构思和制造,旨在减轻重量,提供更好的发动机燃油经济性,更重要的是,衰减发动机噪音,以满足日益严格的机场噪音法规。如今,大多数商用飞机,特别是那些具有远程能力的飞机,都配备了复合材料发动机的吊舱。
吊舱和反推器是一项大业务:Goodrich(前身为吊舱先驱Rohr股份有限公司,位于美国加利福尼亚州Chula Vista)的研发总监尼格尔·巴克(Nigel Barker)表示,包括商业运输、公务机和通用航空飞机在内的总市场规模每年约为28亿美元。研究公司简氏信息集团指出,目前波音和空客飞机每年约需要1000个发动机吊舱。主要制造商包括古德里奇(Goodrich)航空结构公司;波音公司(美国堪萨斯州威奇托市威奇托分部);NORDAM集团(美国俄克拉荷马州塔尔萨)、GKNAS(前身为GKN Westland Aerospace,美国密苏里州圣路易斯和英国怀特岛);Vought Aerospace(美国得克萨斯州达拉斯);Middle River Aircraft Systems(MRAS,马里兰州巴尔的摩,美国),通用电气的一个部门;以及斯奈克玛集团(包括前商务喷气发动机机舱制造商Hurel Dubois)的新部门Hurel Hispano。Hurel Hispano为空中客车公司(法国Meudon la Foret Cedex)制造吊舱结构。许多小型公司在美国联邦航空管理局的监管下生产备件和替换件。(FAA)型号合格证。
在这里,CW深入了解了这些复杂结构的构造与三家顶级吊舱制造商进行了交谈,了解了传统叠层之外的制造策略。
01
吊舱概述
简而言之,吊舱类似于汽车的引擎盖。吊舱呈圆柱形,是喷气发动机的外部空气动力学光滑覆盖物。吊舱环绕并包裹发动机——前部或进气口较宽,后部或后端较窄。作为背景,喷气发动机通过进气口吸入空气。部分空气在燃烧室中被压缩和燃烧,并作为高速排气射流排出。大量的空气绕过燃烧过程,由高速内部风扇(如风扇)通过旁通风扇管道向后推动。旁通空气与热堆芯排气混合,以更少的燃料消耗和更少的噪音获得总推力。
吊舱的前三分之一,称为进气口,是一个轮廓平滑的开口,将空气引导到发动机的风扇和压缩机叶片中。虽然进气口主要是复合材料的,但前缘(称为唇形蒙皮)通常是金属的,因为地面车辆或着陆过程中扬起的碎片可能会造成损坏。进气口通常有一个内置的除冰系统,由发动机的热空气加热,以防止结冰。中间的三分之一是风扇罩,这是一个圆柱形套筒,覆盖着风扇和压缩机以及发动机的燃烧室部分。这种整流罩通常具有两个、三个或更多铰接面板,可以升起进行发动机检查和维护。在整流罩上切割了一些小检修门,以方便对关键发动机部件进行目视检查。
吊舱后部第三个也是最复杂、负载最大的部分是推力反向器。顾名思义,推力反向器将喷气发动机排气和/或旁通空气的流动从后向前重新定向,以便在着陆或拒绝起飞时减速。
一般有两种类型的推力反向器:1)“桶”或“目标反向器”,像蛤壳一样打开,阻挡发动机核心排气和旁通空气,并将其向前重定向,或2)“级联”型反向器,其中大面板(“transchols”)向后平移,暴露出一个开放的网格或级联,只有旁通空气通过它被重定向。Barker是配备机身安装发动机的公务机和商用飞机上的典型代表,如麦道MD-80,而级联型则出现在机翼下发动机吊舱上,如波音737、747、757、767和777。
NORDAM集团NORDAM吊舱/推力反向器系统部门的技术销售经理凯文·杰克逊(Kevin Jackson)表示,选择复合材料用于吊舱有几个原因:最明显的是重量。杰克逊解释说:“大多数公务机都有后置发动机,尽可能远离重心。通过使发动机吊舱和推力反向器更轻,它不仅减轻了发动机位置的重量,还减轻了飞机的整体重量,因为你不必在机头增加那么多的重量来平衡飞机。”
吊舱,特别是推力反向器,必须足够坚固,以承受飞行和制动过程中的空气载荷,但据杰克逊说,“如果我们使其足够坚硬以抵抗偏转,通常它会足够坚固以承受这些载荷。”古德里奇的巴克说,偏心载荷甚至更重要。他说:“如果发动机失去了一个风扇叶片,不平衡的风扇会在进气口产生比飞行中看到的任何东西都更大的力。”。“你还必须考虑冲击载荷,例如,如果发动机中的管路破裂,可能会出现冲击载荷,以及声学振动疲劳和拒绝起飞空气载荷。吊舱设计实际上是在许多不同性能要求之间的权衡。”
耐温性是另一个设计驱动因素,特别是对于推力反向器。威奇托Strut、机舱和复合材料责任中心应力工程组的波音公司迈克·博格曼(Mike Borgman)表示,较冷的旁通空气往往会使吊舱和推力反向器面板与热芯排气通量隔绝,使用高温(177°C/350°F固化)环氧树脂成为一种合适的选择,只要发动机附近的零件得到隔热保护。“但是,即使有我们的绝缘保护,我们也接近环氧树脂的使用阈值。当然,我们希望摆脱绝缘的重量和费用。需要一种使用温度甚至高于BMI(双马来酰亚胺)的复合树脂系统。聚酰亚胺和高温低聚物具有潜力,但材料成本和加工困难目前限制了它们的使用,但我们一直在寻找使用温度更高的材料。”威奇托大学副技术研究员约翰·韦尔奇补充道,“美国国家航空航天局等研究机构正在继续推进材料系统。”
降低飞机噪音的压力越来越大,这促使制造商将声音衰减特性纳入吊舱和推力反向器结构中。虽然一些面板和较小的检修门是实心层压板,但大多数零件是结构芯夹芯板,专门设计用于吸收声能,但强度足以在发动机和飞机之间传递载荷。与发动机气流接触的内板蒙皮上开有数千个孔,直径通常在1毫米/0.04英寸的范围内。穿孔有助于通过阻尼能量响应来衰减喷气发动机的噪音,将声音引导到蜂窝芯中,而不是呈现一个简单地偏转声音的坚硬表面。大多数供应商在蜂窝芯中添加穿孔内隔膜或多孔层,有效地将蜂窝数量加倍,以实现更大的噪声抑制和更宽的衰减频率范围。使用各种专有方法对芯进行“消毒septumized”,例如将芯浸入树脂中或将材料夹在两层或多层蜂窝层之间。
吊舱是由多个不同厚度的弯曲面板零件组成的复杂组件,这些零件安装在一起以包围发动机。制造商通常在阴模和阳模中手工铺设面板。例如,波音777的级联式推力反向器由光滑的外套筒(最终涂漆)组成,外套筒可以是夹层板或带加强筋的实心层压板;如上所述的内部声学衬里夹层板;以及与发动机燃烧室相匹配的较小内壁组件。内壁和外部/声学面板之间的间隙形成旁通空气的管道。所有零件都配有复合材料和金属接头的组合,可以连接到发动机上。此外,这些面板还支持与发动机功能相关的液压软管、电气和空气管路。金属网通常包含在外套层压板中,用于雷击保护。发动机用螺栓固定在吊挂结构或支柱上,该结构或支柱是飞机结构机身的一部分,机舱面板的形状适合安装在吊挂上。
02
设计和制造效率简化了手工叠层
波音公司既是吊舱的买家,也是吊舱的制造商。虽然其商用飞机的许多零件,包括一些机舱零件,都分包给了一级供应商,但波音公司的威奇托分部为747、757和767飞机制造和组装吊舱组件,并为NG737(下一代)和777型号制造和组装推力反向器。该公司采用既定的吊舱制造方法,使用标准合格的材料,但增加了创新的转折点。
737NG和777推力反向器总监道格·斯科特(Doug Scott)表示,威奇托集团为推力反向器制造零件,这些零件适用于所有“三大”喷气发动机供应商——通用电气、普惠和劳斯莱斯。“我们在金属方面有着悠久的历史,但在复合材料方面,我们正在走下坡路,在成本基础上与金属竞争——我们实行精益制造,并与供应商合作,以降低成本和周期时间。”
韦尔奇说,复合材料吊舱组件的设计是为了快速制造,通过整合实现了最低的零件数量,同时最大限度地降低了零件的复杂性。当前的转接头组件集成了大量在先前设计中作为单独组件存在的零件。韦尔奇说:“我们的NG737和777转筒设计将零件数量减少了66%,同时重量减少了25%,组装时间减少了22%。”。手叠工艺已尽可能简化。一个专门的材料切割和配套区域配备了几个自动切割台,可以根据需要准备零件套件。这些套件被包装并交付给技术人员,技术人员将材料铺在凹形和凸形的金属因瓦模具中。斯科特说,材料来自“典型的供应商”,他的材料在大多数波音飞机项目中都是合格的。来自Laser projection Technologies股份有限公司(美国新罕布什尔州伦敦德里)的激光投影系统能够实现有效的铺层。
波音威奇托公司在内部为吊舱零件生产自己的工具。博格曼说:“我们目前的趋势是使用殷钢工具。”。“与碳纤维复合材料工具相比,它们具有生命周期优势,并且在部件表面积上提供了更均匀的固化温度分布。我们发现,在大型热压罐中固化大型部件时,这对于保持一致的零件质量非常重要。”
斯科特指出,他的公司的一项制造创新是在整个制造过程中为每个零件专用一个工具——从制造到固化再到最终加工,零件一直留在一个工具中直到完成。斯科特说:“我们可以通过这个程序控制零件的变化。”。“通过从叠层工具中取出零件并将其放置在不同的铣削夹具中,可以引起变化。”
波音公司的吊舱面板采用了威奇托集团长期开发的噪音抑制专利创新。该小组使用一种专有方法在面板的内层形成声学穿孔。韦尔奇说:“我们在固化过程中在面向三明治的蒙皮上模制孔,这使得它们比钻孔等其他方法更坚固,从而具有重量优势。”。使用各种芯材,包括铝、玻璃纤维和沥青基碳纤维。波音公司的声学隔膜是通过一种专有工艺插入的,该工艺涉及激光钻孔以产生孔,有效地使腔室数量加倍。
博格曼指出,该公司在为推力反向器生产非常厚的夹层结构方面拥有专业知识,这为“阻断门”在未部署时提供了嵌套的空间。(阻风门是阻断旁通空气的内板,引导其流过叶栅。)
博格曼解释说:“我们通过将较厚的芯(超过3英寸)堆叠在由中间层压板隔开的较薄芯(约1英寸)上,为它们提供了一个折叠的口袋。”。“然后,我们将厚芯加工到层压板上,形成口袋。”为了解决原始蜂窝边缘问题,博格曼说,在制造过程中添加了边缘封闭材料,这样在最终面板加工后就不需要进行边缘修整。他指出,76毫米/3英寸厚的蜂窝可以形成高达1.1米/44英寸半径曲线的轮廓。
吊舱的维修是一个巨大的考虑因素,特别是对于发动机安装在机翼下方的飞机它容易损坏。圆形风扇罩和推力反向器面板是分段制造的(总周长的一半、三分之一甚至四分之一),可以轻松拆卸损坏的分段。但是,博格曼说,权衡的是更多的接缝,这可能会导致空气动力学中断。为了确保最小的空气阻力,支撑吊舱的子结构支撑和结构接头的设计公差很小。斯科特指出,该公司正在与威奇托州立大学国家航空研究所(NIAR)合作,不断改进维修技术。除了与NIAR、FAA和其他实体合作进行维修研究外,波音还为机队客户开发了维修工具包,在波音公司人员的支持下,这些工具包可以在几天内完成现场维修。波音威奇托工厂是美国联邦航空局认证的维修工厂,平均每年维修200个吊舱部件。
斯科特说:“777吊舱的直径与737机身的直径大致相同。”。“我们已经将手工叠层技术作为一种很好的解决方案,但随着我们向787迈进,我们正在研究自动化方法。”该公司还在研究新的树脂和添加剂材料,以提高高温性能,例如在极端高温情况下向聚酰亚胺中添加磷酰胺。
03
吊舱设计的遗留问题
Goodrich通过收购飞机零部件制造商Rohr股份有限公司进入吊舱和反推器市场,Rohr是第一家生产商用复合材料吊舱的公司。古德里奇为空客A300、A310、A320和A340以及波音717提供完整的吊舱。该公司还为波音747和767生产机舱零件,并为737NG生产进气口和风扇罩。最近,该公司被选中为日本新型军用货机C-X提供发动机吊舱。巴克说:“对于远程飞机,设计被推向复合材料,以获得重量和其他优势,如抗除冰液腐蚀性。”。
与其他供应商一样,Goodrich使用标准的工程设计工具,包括Dassault Systems(美国加利福尼亚州伍德兰希尔斯)的CATIA、NASTRAN和PATRAN用于结构分析,以及内部开发的层压板设计代码。
巴克说,该公司的声学面板结构,品牌为DynaRohr,采用独特的制造工艺制造。古德里奇用一种名为NPT(新Perf技术)的“侵蚀”技术在其吊舱和推力反向器夹层板的碳纤维/环氧树脂蒙皮上穿孔。该方法将穿孔板放置在选定的蜂窝材料(铝、玻璃纤维、芳纶或钛)上。使用由压缩空气推动的专有爆破介质来制造孔。为了在核心内制造隔膜,巴克说,一个非常精细的面积重量编织网被“粘合到核心毯中”,在每个核心单元内形成一个双腔。他坚称:“我们的DynaRohr声学面板已在测试和建模中得到证明,可以抑制比其他设计更宽的声音频率范围。”。
巴克的团队一直在寻找新的材料和制造方法。虽然大多数制造都是在殷钢工具中手工叠层,但被调查的公司已经研究了纤维缠绕以提高效率。今天,古德里奇正在试验液体成型技术,包括树脂薄膜注入(RFI)和树脂传递模塑(RTM),以降低成本,这些技术基于为美国宇航局可重复使用的航天运载火箭建造的一些成功的原型零件。巴克说,一种密封蜂窝芯材料以防止树脂进入的专有方法已经完善,因此该芯可用于RTM工艺。“一种新的制造方法很难引入现有的项目。我们目前正在制造小型检修门和其他小零件,以获得认可。”
在材料方面,该公司研究了高温聚酰亚胺树脂在推力反向器内板和发动机核心罩中的应用。这些包括蜂窝夹层声学结构和中空、帽状加强、实心层压板。靠近发动机核心和喷气发动机排气口的区域的温度可达315°C/600°F,这些零件传统上由铝板或碳/环氧树脂制成,并用隔热毯保护。巴克说,当飞行测试超过5000小时时,碳/聚酰亚胺部件“严重微裂纹”。“但我们正在继续寻找能够承受这种工作温度的复合材料。”
巴克说,古德里奇是商用飞机复合材料维修委员会的成员,其所有产品都包括“维修计划”。他说:“我们拥有广泛的产品支持网络,包括航空公司的代表和结构维修手册,以帮助促进所需的维修。当然,我们可以在美国、欧洲和亚洲的工厂进行更大的定制维修。”。巴克报道称,CACRC航空公司运营商成员正在倡导使用单一的维修材料和简化程序,并且正在朝着这个目标取得进展。
04
商务机市场
另一方面,NORDAM是商用和小型喷气式飞机发动机吊舱和推力反向器的最大制造商,也是一家大型维修厂。客户包括塞斯纳、达索、湾流和庞巴迪。该公司生产多种类型的吊舱组件,一些是全金属的,一些是金属/复合材料的,还有一些是全复合材料的。
NORDAM的零件采用开放式因瓦钢生产工具,使用由Cytec公司(被索尔维-Solvay收购)和Hexcel(美国加利福尼亚州都柏林市)提供的177°C/350°F固化碳/环氧树脂预浸料。因瓦钢工具是首选,因为其生产率相对较高,每年生产的零件数量较多。Jackson报告称,该公司使用Gerber Technology股份有限公司(美国康涅狄格州托尔兰)的自动切割和配套工作台来准备铺放材料套件。VISTAGY股份有限公司(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)的FiberSIM层压板设计软件与该公司的CATIA设计程序和Virtek Laser Systems股份有限公司(加拿大安大略省滑铁卢市)激光投影系统对接,以便于在模具中叠放。
所有复合材料吊舱和推力反向器零件都在该公司的两个大型生产热压罐中固化。后固化后,在定制的夹具中钻出声学夹层板的内蒙皮,以产生在蜂窝芯上对齐的孔,从而抑制噪声。杰克逊说,目前,该公司没有在核心中添加隔膜。
NORDAM即将推出一种新的推力反向器产品,该产品由碳纤维/BMI预浸料和玻璃纤维蜂窝芯制成。“我们的环氧树脂的热/湿使用温度约为138°C/280°F,” 杰克逊说。“有了BMI,我们可以走得更高。”尽管BMI预浸料的成本明显更高,但与它所取代的金属部件相比,新的推力反向器每架飞机节省了400磅,从长远来看,这将转化为整体飞机成本的节省。
NORDAM在行业中有些独特,因为它拥有一个主动发动机和推力反向器测试设施,不仅能够测量高达24000磅的发动机推力水平,还能够测试安装的吊舱和推力反向者组件。杰克逊说:“由于我们位于美国,到目前为止,我们还没有对设施施加噪音限制。”测试塔架可以测量吊舱组件的压力、温度、应变和振动,并可以确定符合美国联邦航空局要求的静态噪音水平。
该公司还通过了FAA认证,可以在塔尔萨总部以及英国新加坡和南威尔士进行维修和维护。NORDAM还与NIAR的维修和材料认证计划保持联系,目前正在使用NIAR的测试实验室来鉴定复合材料。
通过优化手工叠层,吊舱制造商正在生产针对多种性能要求设计的高性能零件,但自动化和先进的高温材料可能是选择。
补充图片
原文,1.《 Designing and manufacturing turbine test nacelles 》
2. 《Nacelle manufacturers optimize hand layup and consider closed molding methods》
杨超凡
来源:齐达利教育