Η NASA εγκαινιάζει το έργο κατασκευής σύνθετων αεροσκαφών υψηλής ταχύτητας

Η NASA εγκαινιάζει έργο κατασκευής σύνθετων αεροσκαφών υψηλής ταχύτητας

Σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύτηκε στον ιστότοπο της NASA, προκειμένου να βρεθεί ένας τρόπος να αναπτυχθεί γρήγορα ένας νέος τύπος βιώσιμου αεροσκάφους, η NASA σχεδιάζει να πραγματοποιήσει ένα έργο κατασκευής σύνθετων αεροσκαφών υψηλής ταχύτητας (HiCAM). Το έργο HiCAM αποτελεί μέρος της Εθνικής Συνεργασίας για τις Αειφόρες Πτήσεις (SFNP). Η NASA θα συνεργαστεί με τους εταίρους της στη βιομηχανία, τον ακαδημαϊκό κόσμο και την κυβέρνηση για την υιοθέτηση πράσινων τεχνολογιών για την προώθηση της ανάπτυξης πιο βιώσιμης αεροπορίας.

Ο διευθυντής έργου HiCAM του NASA Langley Research Center είπε ότι ως ένα από τα τελευταία έργα της NASA, το έργο HiCAM σχεδιάζει να εφαρμόσει ευρέως σύνθετα υλικά στην επόμενη γενιά αεροσκαφών, κάτι που απαιτεί τη δημιουργία οικονομικών και γρήγορων εγκαταστάσεων παραγωγής αεροσκαφών.

Στα επόμενα 20 χρόνια, ο παγκόσμιος στόλος εμπορικών αερομεταφορών θα χρειαστεί περίπου 40,000 νέα αεροσκάφη για να καλύψει την αυξανόμενη ζήτηση για αεροπορικά ταξίδια, ενώ θα αντικαταστήσει τα παλαιότερα αεροσκάφη με παλαιότερα αεροσκάφη, τα περισσότερα από τα οποία θα χρησιμοποιούνται για μονοκάναλο δραστηριότητες στην αγορά αεροσκαφών.

Επί του παρόντος, η παραγωγικότητα αεροσκαφών μονού διαδρόμου κατασκευασμένων από μεταλλικές κατασκευές όπως τα αεροσκάφη Boeing 737 είναι περίπου 60 το μήνα. Σε σύγκριση με την παραγωγικότητα των μεταλλικών αεροσκαφών, η παραγωγικότητα των αεροσκαφών που κατασκευάζονται από σύνθετα υλικά όπως τα αεροσκάφη Airbus A220 ή τα μεγαλύτερα αεροσκάφη Boeing 787 δεν υπερβαίνει τα 14 το μήνα.

Ο στόχος του έργου HiCAM είναι να επιταχύνει αυτή τη διαδικασία παραγωγής για να επιτύχει παραγωγικότητα 80 αεροσκαφών το μήνα χρησιμοποιώντας σύνθετα υλικά. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, οι ερευνητές μελετούν ποια σύνθετα υλικά και μέθοδοι κατασκευής μπορούν να επιταχυνθούν σε τόσο υψηλή παραγωγικότητα και περισσότερα μεγάλα εξαρτήματα αεροσκαφών, όπως σχάρες και σκελετό αεροσκαφών, μπορούν να κατασκευαστούν ταχύτερα. Αυτά τα εξαρτήματα μπορούν να κατασκευαστούν από προσαρμοσμένα μικτά υλικά όπως πλαστικό, γραφίτης και κεραμικά, τα οποία μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος των σύνθετων δομών, να μειώσουν σημαντικά το βάρος του αεροσκάφους και να επιτύχουν στόχους εξοικονόμησης καυσίμου.

Η NASA είπε ότι η παραγωγικότητα περιορίζεται από το χρόνο που απαιτείται για την κατασκευή εξαρτημάτων, τη συναρμολόγηση εξαρτημάτων για την κατασκευή μεγάλων εξαρτημάτων αεροσκαφών και τον έλεγχο των ποιοτικών αποτελεσμάτων. Επί του παρόντος, τα περισσότερα μέρη αεροσκαφών που κατασκευάζονται από σύνθετα υλικά είναι θερμοσκληρυνόμενα υλικά και η διαδικασία κατασκευής τους είναι μη αναστρέψιμη. Το σύνθετο υλικό που κατασκευάζεται από κάθε μέρος σκληραίνει από την υψηλή θερμοκρασία και την υψηλή πίεση της δεξαμενής θερμής συμπίεσης και τελικά γίνεται στερεό.

Η όλη διαδικασία είναι σχετικά μεγάλη, έως και 8 ώρες. Για να μειωθεί ο χρόνος, είναι απαραίτητο να μελετηθεί ποια σύνθετα υλικά σκληρύνουν πιο γρήγορα στη δεξαμενή θερμής συμπίεσης, ποια υλικά μπορούν να σκληρυνθούν χωρίς τη χρήση της δεξαμενής θερμής συμπίεσης και εάν υπάρχουν άλλα σύνθετα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βιομηχανοποίηση.

Η ομάδα έργου HiCAM εξακολουθεί να συνεργάζεται με τους βιομηχανικούς εταίρους της Advanced Composite Materials Alliance για την ανάπτυξη διαδικασιών παραγωγής σύνθετων υλικών υψηλής ταχύτητας. Αυτοί οι βιομηχανικοί συνεργάτες περιλαμβάνουν κατασκευαστές αεροσκαφών, προγραμματιστές εξοπλισμού και λογισμικού και προμηθευτές υλικών. Αν και η εστίαση του έργου HiCAM είναι στα μεταφορικά αεροσκάφη, έχει επίσης μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής σε άλλες πτυχές, συμπεριλαμβανομένων των δομών μικρών αεροσκαφών για προηγμένες αεροπορικές μεταφορές.

Η Toray Composite Materials America Inc (TCMA) είναι κατασκευαστής ανθρακονημάτων TORAYCA™ και θερμοσκληρυνόμενης προεμποτισμένης ποιότητας αεροπορίας. Συμμετείχε στην τριμερή εργασία του έργου σε αυτό το στάδιο, κυρίως υπεύθυνη για την προμήθεια ανθρακονημάτων TORAYCA™ και της επόμενης γενιάς θερμοσκληρυνόμενου προεμποτισμού.

Επιπλέον, το TCMA παρέχει επίσης καθοδήγηση διαδικασίας για τη χρήση υλικών για την ανάπτυξη διαδικασίας αυτόματης τοποθέτησης ινών (AFP), ταχείας σκλήρυνσης και διάχυσης ρητίνης δομών πτερυγίων/ατράκτου. Το θερμοσκληρυνόμενο προεμποτισμό χρησιμοποιεί ίνες άνθρακα μεσαίου συντελεστή (IM plus ) και σύστημα σκληρυμένης εποξειδικής ρητίνης για να παρέχει δομικές ιδιότητες, χαμηλή περιεκτικότητα σε ρητίνη και αυστηρές φυσικές ιδιότητες κατασκευαστικές ανοχές.

Ο Jeff Cross, διευθυντής ανάπτυξης επιχειρήσεων αεροδιαστημικής στην TCMA, δήλωσε: «Είμαστε περήφανοι που συμμετέχουμε στις προσπάθειες της ACC για μείωση του κόστους, βελτίωση της απόδοσης και αύξηση του ποσοστού παράδοσης εμπορικών αεροσκαφών μονού καναλιού, ώστε να διατηρηθεί το ανταγωνιστικό πλεονέκτημα του Ηνωμένες Πολιτείες στην κατασκευή αεροσκαφών». .

Η Toray Advanced Composites (TAC) είναι κατασκευαστής μιας ποικιλίας τεχνολογιών θερμοσκληρυνόμενων και θερμοπλαστικών σύνθετων υλικών. Συμμετείχε άμεσα στα τέσσερα πρόσθετα μέρη του έργου και παρείχε μια σειρά από θερμοπλαστικές ταινίες UD Cetex ® και άλλες εισροές υλικών.

Αυτά τα υλικά περιλαμβάνουν δομικά θερμοπλαστικά σύνθετα τελευταίας τεχνολογίας TORAYCA ® ενισχυμένα με ανθρακονήματα με τυπικό και ενδιάμεσο μέτρο, και χρησιμοποιούνται σε καινοτόμες ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΑΝΤΑΛΛΑΚΤΩΝ. Ο Steve Stop, αντιπρόεδρος τεχνολογίας στην TAC, δήλωσε: "Η Toray έχει την τιμή να υποστηρίζει αυτό το συνολικό σχέδιο τεχνολογίας υλικών και διεργασιών για να βοηθήσει την αεροδιαστημική βιομηχανία να επιτύχει άνευ προηγουμένου αύξηση της παραγωγικότητας 4-6 φορές".