美国空军和俄亥俄州的复合材料团队为S形飞机结构开发新工艺。
 

在树脂灌注之前，展示了一个11英尺长的进口管道预制件，这是美国空军研究实验室(AFRL)项目的一部分，该项目旨在降低无人机的成本，如Kratos XQ-58 Valkyrie(如图所示)，由Kratos Defense & Security Solutions公司为美国设计和制造的AFRL的“低成本飞机技术”项目组合下的“空军低成本攻击演示器”计划。

 

美国空军2030年科学和技术战略的一部分包括大规模部署低成本无人机系统，以协助未来的交战。为了实现这一目标，必须确定新的制造策略，以比目前使用传统工艺更低的成本支持快速制造高质量的航空部件。

 

美国空军研究实验室（AFRL）制造和工业技术部门以及美国俄亥俄州基石研究小组（Dayton），A＆P Technology（辛辛那提）和Spintech LLC（墨西哥）的承包商团队进行了研究。量化用干纤维编织预成型坯和真空辅助树脂传递模塑（VARTM）代替传统的预浸料手工叠层的优势，以制造11英尺长的S形复合发动机进气道。

 

飞机发动机进气道可提供恒定的空气，以防止发动机的压缩机失速。入口必须产生尽可能小的阻力。气流供应中的小间隙可能会导致主要的发动机问题以及严重的效率损失。如果进气管要提供足够的空气且湍流小，则进气管必须干净。

 

S形进气管的新颖制造方法取代了多件式钢芯轴上的手工铺层预浸料，通过自动覆膜工艺对高压釜进行固化，从而替代干纤维。 用重量轻的单件形状记忆聚合物(SMP)芯棒代替重量大的多片钢芯棒。使用VARTM和低成本环氧树脂将干燥的编织碳纤维加工成复合结构，并进行烘箱固化。

 

该团队完成了对编织层体系结构的分析，并完成SMP成型工具的制造以及在预成型件编织过程中用作该工具的SMP心轴。由于S形进气道的几何形状复杂，因此必须进行多次迭代才能优化编织网的机器设置并大程度地减少复合材料起皱。总共将制造四个进气管，并将传统零件的成本和生产时间与新设计进行比较。

 

“我们相信引入可重复使用的形状记忆聚合物心轴以及自动过度编织工艺和基于烘箱的VARTM复合固化技术，将显着降低成本和缩短周期时间，”AFRL制造和工业技术部低成本Attritable飞机制造的技术计划负责人Craig Neslen说。“量化制造收益和验证结构完整性对于建立积极的业务案例并说服设计师和制造商将新材料和新工艺纳入未来的低成本发动机进气道设计中至关重要。”

 

终的进气管将交付给美国空军，以进一步整合到AFRL航空航天系统局的补充机身设计和制造计划中。 航空航天部门将对集成的编织机身和进气道结构进行静态地面测试。

 

“虽然我们还没有定义耐磨耗性对设计标准以及所使用的终制造材料和工艺的所有影响，但我们确实具有强度和刚度的阈值要求的基线，我们将通过全面的机身地面测试来评估该要求，”航空航天飞行器部门的航空工程Ray Fisher说。