C295是一种双涡轮螺旋桨战术军用运输机，目前由西班牙空中客车防务与航天公司用铝制造。最近在西班牙的一个合作项目为C295的外翼部分生产了上翼蒙皮的复合材料版本。
图1.铺层架构
该图显示了机翼蒙皮的铺层结构和铺层顺序。八层构成了蒙皮的大部分，最终厚度为4毫米，而在根部和翼尖放置了12层，这些区域的最终厚度为5.5毫米。
图2.钢制工装
机翼演示器使用的工具是一个几乎扁平的钢制工具带有殷钢表面，曾用于C295研究的早期阶段。使用ADMP技术的时铺放间为48分钟。
图3.输液层
该团队采用空中客车VAP技术进行输液。显示了各种耗材层，从透气层上的（从上到下）装袋膜、半透膜、微孔膜、剥离层、零件叠层（橙色）开始，在金属模具中的零件叠层下方有第二层剥离层、微孔膜和输液网。
Danobat设计团队
这里显示了参与该项目的团队。部件的自动层压、注入和固化在Danobat工厂（西班牙埃尔戈伊巴尔）进行，而部件精加工操作和所有测试则在CBC（空客DS）工厂（西班牙圣玛丽亚港）进行。该设计基于空客DS设计办公室（赫塔菲）开展的活动。所有制造过程都是在空客DS和达诺巴特人员的合作下进行的。
如今，几乎所有的航空结构都是用预浸料制成的，这需要热压罐固化。但一个明确的趋势正在出现，旨在将航空结构从热压罐中取出。Danobat复合材料业务开发经理阿西尔·甘达里亚斯·明特吉（Asier Gandarias-Mintegi）表示，这是机翼演示器背后的前提：“我们的目标是通过全自动、干燥、多轴无卷曲织物沉积来展示制造飞机零件的可行性，以实现颠覆性的高生产率。”
首先，对Danobat的商标和专有ADMP技术进行一些解释和背景介绍。ADMP自动化工作工作站及其叠层末端执行器可在任何类型的工具中沉积干燥的多轴或编织材料或干燥胶带。甘达里亚斯·明特吉说，根据最终应用的要求，ADMP可以以每秒2米的速度铺设从100毫米到2米或更多的宽度。此外，该系统能够铺设恒定宽度的卷材，或遵循之前切割到应用所需的最终尺寸的图案。该公司表示，由于沉积速度快，该系统以降低的劳动力成本为预成型件提供了更高的质量，从而提高了生产率和吞吐量。
为了以实用的方式测试这项技术在飞机结构制造中的应用，空客DS和Danobat团队采用ADMP为C295飞机的外翼部分制造上蒙皮。C295是一种双涡轮螺旋桨战术军用运输机，目前由西班牙空客DS公司用铝制造。外层上翼皮长5700毫米，根部宽1170毫米，尖端宽650毫米；厚度为4-5.5毫米。空客DS复合材料制造工程高级专家路易斯·卢比奥-加西亚（Luis Rubio Garcia）表示，机翼蒙皮的尺寸是根据基于多段配置的整体复合材料机翼盒的已知操作载荷确定的，这只是技术开发的第一步：“虽然设计是为预浸料定尺寸的，但我们将其调整为NCF织物。我们的设计工具是空客使用的标准软件包。”
为干铺选择的织物是0/90、±45和0度无卷曲织物（NCF）的组合，由Saertex GmbH&Co.KG（德国萨尔贝克）提供。卢比奥-加西亚解释说，这些多轴碳纤维织物是用定制的缝合图案和面积重量制成的。织物包括Hexion股份有限公司（美国俄亥俄州哥伦布市）Epikote粉末粘合剂，该粘合剂符合空中客车公司规范（Epikote 05311）。图1显示了层压结构和织物的放置顺序。八层构成了蒙皮的大部分，最终厚度为4毫米，而在根部和翼尖放置了12层，最终厚度达到5.5毫米。甘达里亚斯·明特吉解释说，从较厚的根部和尖端区域到皮肤中间部分的厚度下降率为1:20，即20毫米距离内下降1毫米。
演示机翼蒙皮的工具是一种现有的金属工具，带有因瓦面（图2），是为C295研究的早期阶段建造的，用于确定使用预浸料的多段复合材料机翼的可行性。甘达里亚斯·明特吉解释说，ADMP及其织物处理端部执行器在48分钟内将整个层压板放置在浅工具中，该工具由汉高（德国杜塞尔多夫）的乐泰Frekote 700-NC脱模剂、微穿孔薄膜和用于注入的剥离层制备而成。ADMP系统能够自动调整每种织物类型，而不需要激活织物上的粘合剂（以防止它们滑动），并且由于ADMP的宽度，每层都一次性放置在工具中。他补充道：“在保守条件下，我们测量了时间来确定这项开发试验的数量级，在48分钟时，我们实现了试验范围内提出的目标。在试验模式下，这一生产率相当于90公斤/小时，一旦技术成熟和调整，在当前条件下，可以推断出大规模生产模式的生产率高达220公斤/小时。”
虽然层压技术已经发展成熟，但注入层压材料需要更多时间。该团队采用了空中客车公司的方法，该方法基于半透膜系统来去除织物叠层中的空气。如图3所示，叠层被另一层剥离层覆盖，然后是另一层微孔膜、一层半透膜和一层透气层，所有这些都被包裹在装袋膜内。耗材由Airtech International股份有限公司（美国加利福尼亚州亨廷顿海滩和卢森堡迪韦丹格）生产，但半渗透薄膜除外，该薄膜来自Diatex SaS（法国罗纳-阿尔卑斯省圣杰尼斯拉瓦尔），并由空中客车DS供应给团队。
注入树脂是来自索尔维（Solvay）的CYCOM 823 RTM环氧树脂，这是一种单组分室温注射环氧树脂，之前已通过空中客车公司在航空航天项目中的认证。甘达里亚斯·明特吉说：“我们选择了所有的材料和耗材，使我们能够在室温下进行输液，在120°C下进行固化。”。他补充说，在示范项目的条件下，包装、注入和固化零件的总时间约为8小时，包括加热工具和用加热毯叠层。
卢比奥加西亚报道称，到目前为止，固化的演示机机翼蒙皮已经经过了一系列测试：“空客DS遵循了该演示机的标准测试程序，包括无损检测、几何公差测试、纤维体积百分比和固化程度。结果与该零件的当前预浸料参考相当。”该团队打算继续开发用于主要航空结构的干织物制造方法。
甘达里亚斯·明特吉和卢比奥加西亚总结道：“到目前为止，结果非常有希望。已经在开展进一步的开发和示范活动，以实现整个制造过程的工业化，包括翼梁和桁条的集成。”他们补充说，计划是在空客DS 2020项目路线图下，很快制造一种新的第二种干织物（NCF）演示机，今后将继续采用这种颠覆性技术。
原文，《Proving viability of dry fa brics, for large aer infusion ostructures》2019.4.4
杨超凡 2024.11.2
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