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国际新闻

英国公司利用数字化技术开发飞机下一代可持续复合材料螺旋桨叶片
来源:中国复合材料学会  2021-07-14 09:13:14
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原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-11033.html       据英国国家复合材料中心网站刊文,作为由Dowty螺旋桨公司(Dowty)牵头的一项耗资2000万英镑研发计划的一部分,英国国家复合材料中心(NCC)使用新工艺设计并制造了一种全尺寸螺旋桨叶片原型件。


       为期4年的“数字螺旋桨推进器”(DigiProp)计划旨在对Dowty螺旋桨系统的设计、制造和测试等各个方面进行创新,开发不仅能够降低成本,同时还能显著提高性能的螺旋桨叶片。这项工作成果对于未来可持续和低成本航空飞行的实现将更进一步。

       为完成这一具有创新性的项目,NCC与Dowty和来自高价值制造弹射器计划(HVM Catapult)的研究中心——谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)和制造技术中心(MTC)的伙伴中心开展合作。NCC研究团队首先确定了针对热塑性复合材料的先进三轴碳纤维编织技术作为低成本、可自动化、高性能和环保的制造工艺。热塑性复合材料可以通过熔融的方法进行回收,也可以再成形为另一种产品,因此可以减少废料产生。整个过程是全自动化实现的,全面减少了制造过程中产生缺陷的数量,同时减少了不必要的返工。

       在螺旋桨叶片的结构部件中使用热塑性复合材料三轴碳纤维编织技术是此前从未尝试过的。对于尺寸较小的螺旋桨叶片,NCC发现这项技术是一种更快、更简易的制造过程,具有非常显著的成本效益。

       不断增加的对于更清洁、更低成本的航空旅行需求推动着飞机设计的创新,“数字螺旋桨推进器”(DigiProp)研发计划在这一背景下于2017年正是面世,其目的是确保英国制造商在涡轮螺旋桨飞机的可持续推进技术方面处于全球领先地位。Dowty公司表示,3个高价值制造弹射器计划研究中心在成熟和新兴技术方面提供的专业能力,使公司能够解锁使用英国最好的下一代飞机技术能力和创新能力。

       NCC、AMRC和MTC均具有强劲的复合材料研发和制造专业技术能力,目前均已能够将复杂的三轴纤维编织技术转化为工业现实,利用复合材料取向特性提供关键性能和强度,同时最大限度地发挥轻量化特性优势,实现叶片整体减重。

       Dowty公司总裁Henry Johnston表示,该项目是Dowty开展过的最大研究项目,同时也非常及时。现在Dowty已经拥有了一套先进的新技术,使得公司能够在新冠疫情蔓延后加速发展可持续航空平台奠定基础。

       NCC工程开发负责人Eoin Simon表示,在DigiProp计划中与Dowty和与HVM Catapult中心合作对NCC来说是一个绝佳机会,可以为螺旋桨叶片设计开发数字制造技术和解决方案,同时这项技术也能够在其他中空3D结构中取得更广泛的应用,其中包括用于小型电动飞行器低成本可回收复合材料组件。通过DigiProp积累的专业技术和研发经验也促使NCC开展了另一个项目,研究使用类似制造技术开发复合材料山地自行车,这可以进一步演示验证复合材料如何推动各类应用的创新。

       在项目执行期间,Dowty公司与合作伙伴共同探索了许多其他领域。例如,通过与MTC的合作,Dowty在其新工厂内的研发过程中引入了数字孪生,不仅优化了工厂的占地空间,同时还首次确定了生产过程中的瓶颈。这种产出方式不仅减少了制造时间和能源消耗,同时还显著提高了产品的首次产量和性能,并加快了客户所需产品的问世。

       通过复杂的数据模型,该项目将为Dowty的客户提供全系统级空气动力学和声学性能改进,并通过创建数字线索为大数据的使用奠定基础。

       Dowty工程负责人Jonathan Chestney表示,研究人员开发的参数化螺旋桨系统模型使他们能够使用比人类大脑能够计算的多得多的变量,仅需要几周时间就能够在一些复杂问题上提供人脑需要数千年才能完成的运算能力。这些能力为客户提供了比以往更快的设计响应能力和更高水平的设计优化能力。

      Dowty目前已经开始使用DigiProp计划中实现的新技术开展研发工作,并瞄准了下一代飞机平台。潜在客户也正受益于Dowty提供数据分析能力,且性能分析所需的时间很短。

      DigiProp计划由航空工业界和ATI计划共同资助,这是一项政府和行业联合投资计划,旨在维持和发展英国在民用航空设计和制造方面的优势地位。该计划通过英国航空航天技术研究所(ATI,商业、能源和工业战略部(BEIS)和创新英国(Innovate UK)之间发起,旨在解决技术、能力和供应链挑战。 文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-11033.html