Aernnova研发的复合材料结构

本文是《西班牙复材工厂》的另外一部分。文章详细介绍了该公司在开发复合材料航空结构新技术的悠久历史中所取得的成就。

“清洁天空”\“清洁航空”项目

作为公私合作的“清洁天空”\“清洁航空”项目的创始和持续成员，Aernnova提出了新的想法，并参与了航空脱碳综合技术的开发。这些技术包括电力推进的各种推动者、更优化的轻质复合材料结构和更高效的航空结构生产，包括数字化。Aernnova取得的成就和亮点如下所述。

OUTCOME（2016.1.至2023.12）

OUTCOME项目中空客C-295的小翼（左）和RACER直升机的后机身。

在OUTCOME项目中，Aernnova生产了两个高度集成的“一次性”复合扭转箱，具有高曲率、冲压成型的翼梁。

一个是安装在固定翼空中客车C-295支线飞机上作为多技术演示机的全尺寸小翼，另一个是RACER复合直升机演示机的后机身。

MFFD（2017-2024）

Aernnova Composites与CETMA合作，为多功能机身演示机（MFFD-multifunctional fuselage demonstrator）生产热塑性复合材料零件，包括上壳体Z形长桁和下壳体门围结构（DEWTECOMP项目）。Aernnova还使用AFP和真空袋固结为BUSTI项目的左侧纵向机身接头生产了前四个对接带层压板，连接上下壳体。

ARE-Advanced Rear End（2017-2024）

RTM多凸缘框正在测试中（左），并完成了ARE项目的上壳体演示器。

Aernnova为先进后端（ARE-Advanced Rear End）项目生产了上壳演示机。多凸缘框架在RTM工艺中使用压制成型的干纤维预制件。这项专利技术取代了这些高负载机架中的传统机加工金属，是ARE项目目标的一部分，即与传统单通道飞机中使用的后机身相比，重量减轻20%。

HLFC-WIN（2019-2023）

HLFC-WIN项目层流控制机翼前缘。

在HLFC-WIN项目中，Aernnova复合材料公司使用金属和复合材料部件的创新组合，在机翼前缘实现层流控制，以改善空气动力学，成功地减少了阻力、燃料燃烧和排放。

HERFUSE（2024-2027年1月）

Aernnova将在混合动力支线飞机的HERA项目中推进其目前在可持续制造和数字化方面的活动，为HERFUSE项目中的垂直尾翼（VTP）与机身的连接开发更优化的设计解决方案。该解决方案将使用热固性复合材料来减轻机身重量，同时实现机械性能和提高可持续性的目标。Aernnova还将为复合材料接头结构的最终尺寸和数字3D模型做出贡献。Aernnova工程部（AED-Aernnova Engineering Division）将设计和优化复合VTP与机身接头的配件。将评估结构尺寸和材料组合。

“石墨烯旗舰”项目（2015-2023）

空客A350机翼前缘演示机采用石墨烯改性树脂。

在“石墨烯旗舰”项目中，Aernnova Composites与合作伙伴Grupo Antolin Ingenieria和空中客车公司一起探索了石墨烯改性树脂的使用。

该团队研究了复合材料部件制造中的不同石墨烯掺杂方案，并生产了A350机翼前缘。桑切斯说：“石墨烯的表现不同，这取决于哪家供应商提供的材料以及它们是如何制造的。”。

“明日之翼”（2018-2022）

Aernnova还参与了空中客车“明日之翼”（WOT-Wing of Tomorrow）项目，该项目旨在为下一代单通道飞机成熟技术。通过FLAP项目，Aernnova Composites于2021年11月交付了一台全尺寸技术演示机，通过2020年收购Hamble Aerostructures，Aernnova参与了2022年完成的WOT后缘技术开发。

“明日之翼”项目中的三梁、7米长襟翼。

7米长的外襟翼演示器是与FIDAMC和Aitiip技术中心（西班牙萨拉戈萨）合作开发和生产的。

Aernnova负责技术开发的副总裁Miguel Castillo博士解释说，三梁结构没有肋，但包括襟翼机构和三个悬挂接头。“它是使用AFP干带预成型件和RTM工艺制成的，该工艺可以自动实现100（飞机/月）的速率。Aitiip与我们合作制造了一种自加热工具和插件，以实现集成结构。它使用4.0技术，并经过优化以降低经常性成本。”

在开发过程中，Aernnova比较了Syensqo（英国Heanor）TX-1105和Hexcel（美国康涅狄格州斯坦福德）Hi-Tape材料，证明它们是等效的。卡斯蒂略说：“我们不仅表征了两者的机械性能，还表征了它们在制造过程中的行为。”。“我们在后缘部分的收尾部分使用了Rohacell泡沫[赢创，德国埃森]，类似于风力叶片结构。”

使用两部分树脂怎么样？“这种类型的零件是经过重量优化的，所以你必须具有完整的机械性能，”他解释道。“这就是为什么零件每毫米的配合比都必须准确的原因。为了使用2K树脂，你不仅必须证明这种准确性，还必须证明你可以真正缩短循环时间。”

WOT襟翼生产过程中的叠层、工装和机加工工作站。

该项目始于2018年底。Aernnova与Aitiip合作设计和制造金属模具，还完成了组装设计。卡斯蒂略说：“我们已经对充气模具进行了试验，但它们在高速率下不如金属插件可靠。”。“充气设备有更多的参数需要控制。”Aernnova在2019-2020年生产了一台半尺寸的演示机。他指出：“关键的发展是将AFP与TX1105干胶带一起用于复杂的形状，以及如何在铺放后进行材料处理。”。“此外，在一个速率为100的过程中集成三个附件结头是一个巨大的挑战。我们接下来生产了全尺寸的演示器，并于2021年12月交付给不来梅。”

Aernnova使用PAM-RTM软件（ESI Group，Rungis，France）进行流量模拟，使用TeamCenter软件（Siemens Digital Industries software，Plano，Texas，U.S.）管理产品开发。卡斯蒂略说：“我们还使用虚拟现实来测试装配，这与构建物理系统和试错相比，节省了证明工具碰撞、夹具和处理的时间。”。“夹具和工具配备了传感器，以增强最佳配合并避免铰接线处的应力。我们使用摄影测量进行尺寸检查，这比激光扫描更快，并提供任何不规则的表面位置。我们使用了全软填隙，因为硬填隙是一个可怕的过程，不能以100的速度使用。”为了检查封闭式盒子结构，Aernnova与先进航空航天技术中心（西班牙塞维利亚CATEC）合作，该中心开发了一种基于磁体的系统，用于检查多个翼梁的角部与蒙皮的连接位置。

Aernnova还开发了一种一步钻孔和锪孔工艺，用于堆叠不同材料的复合材料层压板。成就包括：

• 通过传感器和数据分析监测单循环过程。
• 减少制造过程中的材料、能源和污染物浪费。
• 减少要组装的零件数量，缩短交付周期，从而实现高速制造。

原文见，《Aernnova Composites, leader in composites R&D 》6/24/2024

杨超凡 2024.6.25