寬體客機(jī) 復(fù)材 機(jī)翼 裝配工藝

在西班牙塞維利亞的空中客車軍用A400M總裝線 機(jī)翼已完成。HPC應(yīng)邀參觀了組裝這些機(jī)翼的英國A400M機(jī)翼裝配設(shè)施的俯視圖。組裝開始于六個(gè)夾具中的一個(gè)(右)，其中機(jī)翼垂直定位，用于集成復(fù)合材料前緣和后緣翼梁、鋁肋和復(fù)合材料機(jī)翼蒙皮(見下圖)。機(jī)翼隨后被移動(dòng)到預(yù)裝備1(前景左)，在那里它們被水平定位，并開始安裝緊固件、電線、燃油管和其他設(shè)備。在預(yù)裝備1之后，機(jī)翼移動(dòng)到預(yù)裝備2(背景左)和最終裝備(背景右)，在那里組裝完成，機(jī)翼在運(yùn)往西班牙之前進(jìn)行測試。空中客車公司的一名工作人員正在檢查機(jī)翼，機(jī)翼在型架中垂直定位，以便將翼梁、肋骨和蒙皮整合在一起。裝配從前緣翼梁開始(在這張照片中有橙色的蓋子)，鋁翼肋(綠色和白色)連接在前緣翼梁上。每個(gè)機(jī)翼都經(jīng)過鉆孔，以容納組裝翼梁、翼肋和機(jī)翼蒙皮所需的12000個(gè)緊固件。資料來源：空中客車公司A400M復(fù)合材料機(jī)翼蒙皮由空中客車公司在德國斯塔德和西班牙伊利斯卡斯制造，工人準(zhǔn)備將蒙皮壁板裝入機(jī)翼裝配型架中。一名工人正在檢查組裝好的機(jī)翼內(nèi)部。機(jī)翼蒙皮上的燃料檢修孔(照片頂部)允許工人進(jìn)入機(jī)翼內(nèi)部執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，包括為用于將機(jī)翼蒙皮連接到翼梁和翼肋的螺栓提供扭矩。每個(gè)A400M機(jī)翼上大約95%的鉆孔是由自動(dòng)鉆孔系統(tǒng)加工的，但其余是手工鉆孔。目前鉆孔只需要八天多一點(diǎn)的時(shí)間。蒙皮在適當(dāng)?shù)奈恢勉@孔，去除，去毛刺，然后用包括密封劑的螺栓連接，以防止燃油泄漏。HPC上發(fā)表的許多文章都集中在單個(gè)復(fù)合材料部件或結(jié)構(gòu)的制造上。通常，這些組件會(huì)成為更大產(chǎn)品的一部分——飛機(jī)、航天器、賽車或其他高性能應(yīng)用中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。但很少有人向HPC提供更多的機(jī)械、工藝和技術(shù)，用于組裝和集成這些組件以及許多其他組件到這些更大的結(jié)構(gòu)中。邀請，并參觀了位于英國南格洛斯特郡布里斯托爾北部菲爾頓的空客軍用A400M阿特拉斯軍用客機(jī)機(jī)翼組皮和各種其他大型碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)集成到A400M的大型機(jī)翼中的復(fù)雜任務(wù)，然后為該結(jié)構(gòu)配備一系列復(fù)雜的系統(tǒng)，包括“燃料、電氣、氣動(dòng)和液壓”。此裝置(例如副翼和襟翼)、前緣和翼尖。這項(xiàng)組裝工為6500公斤/14330磅，但可以容納和攜帶多達(dá)25000公斤/555116磅的燃料。菲爾頓公司的工程師們必須解決的組裝難題之一是如何管理碳纖維復(fù)合材料，這對機(jī)翼的結(jié)構(gòu)和減重挑戰(zhàn)。我們在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中使用碳纖維已經(jīng)很多年了，但這是我們第一次在如此大的結(jié)構(gòu)中如此廣泛地使用碳纖維?！盇400M背景A400MAtlas是世界上最新、最先進(jìn)的軍用空運(yùn)機(jī)，旨在運(yùn)送部隊(duì)、設(shè)備、車輛、物資、燃料和其他物資，以支持軍事行動(dòng)。Atlas計(jì)劃于2013年第二季度交付，長45.1米(148英尺)，翼展42.4米(139英TP400-D6渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，每臺發(fā)動(dòng)機(jī)配備八個(gè)復(fù)合材料螺旋槳葉片。它的最大有效載荷為37000公斤/81600磅，最大有效載荷下的航程為3298公里/2049英里，巡航速度為780公里/小時(shí)/485英里/小時(shí)，服務(wù)上限為11300米/37073英尺。截至2012年10月，空中客車軍事公司(西班牙馬德里)已為這款新型重型飛機(jī)交付174份訂單。M種材料是空中客車公司努力減輕飛機(jī)重量、提高燃油效率和擴(kuò)大服務(wù)范圍的重要組成部分。飛機(jī)上最大的單一復(fù)合材料部件是一體式機(jī)翼蒙皮，每個(gè)機(jī)翼蒙皮長19米(62英尺)，厚12至14毫米(0.47至0.55英寸)。當(dāng)構(gòu)思和實(shí)施時(shí)，它代表了復(fù)合材料行業(yè)最大挑戰(zhàn)之一。PaulEvans指出，事實(shí)上，空客在A400M上使用碳纖維復(fù)合材料的經(jīng)驗(yàn)為該公司在A350XWB上更容易地使用碳纖維材料奠定了些客在德國、西班牙和法國工廠的復(fù)合材料經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，機(jī)翼蒙皮代表了空客首次在翼盒應(yīng)用中使用碳纖維復(fù)第1階段右腿。第一階段涉及主翼盒結(jié)構(gòu)裝配。第二階段包括預(yù)裝備1和2，包括在系統(tǒng)準(zhǔn)備和測試中增加緊固件和小型結(jié)構(gòu)工程、布線和其他部件。第三階段包括在運(yùn)往西班牙塞維利亞的空客A400M總裝線(FAL)之前，增加電氣線束、更多的布線和管道，以及全功能最密集的復(fù)合材料工作發(fā)生在第1階段。就在這里，空客公司收到了吉?jiǎng)P恩(GKN)航空航天公司在其附近的英國布里斯托爾工廠制造的復(fù)合前后翼梁。在第1階段還集成了復(fù)合材料的上翼和下翼蒙皮。這些是由空中客車公司在其位于德國斯塔德的工廠通過段組裝中的機(jī)翼用于13號A400M飛機(jī)。分交付，并與吉?jiǎng)P恩航空航天公司(英國布里斯托爾)制造的定制碳纖維連接板連接。前spar平臺在六r在連接翼梁之后，在沿著翼梁的模制連接點(diǎn)處連接24個(gè)鋁肋。(Evans表示，空客評估了碳纖維復(fù)合在肋骨制造中的使用情況，但考慮到該飛機(jī)預(yù)計(jì)約有600個(gè)訂單，復(fù)合材料的模具被認(rèn)為過于昂貴。)在所有的翼肋連接好后，機(jī)翼蒙皮在翼肋上移動(dòng)到位，空中客車公司開始了機(jī)翼組裝中要求最高的工作：在翼組上鉆12000個(gè)孔。這是通過空中客車公司所稱的CAWDE(復(fù)合材料自動(dòng)機(jī)翼鉆孔設(shè)備)實(shí)現(xiàn)的，該公司在第一階段組裝過程中使用了兩種設(shè)備。經(jīng)過多年的開發(fā)，每個(gè)CAWDE工作站都包含一套專門為該應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)的工具。機(jī)械側(cè)是一個(gè)巨ct份有限公司(華盛頓州穆基爾托)設(shè)計(jì)和制造。它可的夾具周圍移動(dòng)，鉆取每個(gè)翼所需6000個(gè)孔的90%至95%。它使用由Precorp(猶他州西班牙叉)提供的金剛石尖端切削工具，Precorp部分歸瑞典山特維肯機(jī)床供應(yīng)商山特維克可樂滿所有。Evans說，該工具是定制設(shè)計(jì)的，可以鉆穿碳纖維和鋁的堆疊，在一個(gè)工作站中提供先導(dǎo)、鉆孔、擴(kuò)孔和擴(kuò)孔操上，并開始實(shí)際固定蒙皮的過程。用于連接機(jī)翼蒙皮通過蒙皮上預(yù)先切割好的油箱檢修孔爬進(jìn)機(jī)翼。從內(nèi)部，當(dāng)技術(shù)人員從外部插入螺栓時(shí)，它們分別提供定位和擰緊螺栓所需的引導(dǎo)和扭矩。因?yàn)闄C(jī)翼必須裝有燃料，每個(gè)螺栓都涂有密封劑以防止泄漏，埃文斯說：“我們不能有任何燃料泄漏?！??！耙虼耍覀兊墓罘浅?yán)格?！钡?階段3500公斤/7716磅。此時(shí)，通過真空提升設(shè)備將機(jī)翼從型架上拆下，通過起重機(jī)將其運(yùn)輸?shù)絻蓚€(gè)第二階段工作站中的第一個(gè)，即預(yù)設(shè)備1，并在新的工作固定裝置前緣和后緣。在這個(gè)階段，空中客車公司使用激光跟蹤器和照各種關(guān)鍵尺寸規(guī)范。在將整個(gè)結(jié)構(gòu)送至第二階段2工作站(預(yù)設(shè)備2)之前，工人們還對前緣進(jìn)行了一些鉆預(yù)裝備2是指完成機(jī)翼組裝所需的初始設(shè)備的安裝。這包括線束支架(借助激光投影設(shè)備定位并粘合)和前緣和后緣的重量支撐支架。一旦安裝好，空中客車公司將首先用空氣，然后用氫氣/氮?dú)膺M(jìn)行油箱第3階段備線，在被送往A400M總裝配線之前處理機(jī)翼組裝的最后階段。大多數(shù)重型硬件都安裝在這條線上，然后是機(jī)翼驅(qū)動(dòng)和測試。此處包括電線、放氣裝置、消防設(shè)備、固定前緣、副翼、擾流板和襟翼的安裝。值得注意的是在機(jī)翼上安裝了碳纖維復(fù)合燃料管。這些管道由AdelWigginsInc.(加利福尼亞州洛杉磯)制造和供應(yīng)。在奇公司(GoodrichCorp.)旗下的CromptonTechnologyGroup(CTG，Banbury，Oxfordshire，U.K.)提供。這些軸長約1m/3.3ft，直徑40mm/1.57英寸，是纖維纏至少經(jīng)過四到六個(gè)生命周期的鑒定過程，設(shè)計(jì)的最低使用壽命為20年。在安裝和連接所有部件后，機(jī)翼達(dá)到約6500公斤以驗(yàn)證機(jī)翼是否正常工作。然后它就可以被送到西班牙的總裝工廠。類似方式使用復(fù)合材料的飛機(jī)也進(jìn)入了市場——波音787、空客A350、龐巴迪C系列等。然而，在許多方Evans反復(fù)向HPC強(qiáng)調(diào)，A400MAtlas機(jī)翼裝配線上學(xué)到的復(fù)合材料經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)已應(yīng)用于整個(gè)空客組織，這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)將有利于空客未來幾年的設(shè)計(jì)和制造實(shí)踐。復(fù)合材料的規(guī)模?！?。“走到這一步需要付出很多努力和學(xué)習(xí)，但這當(dāng)然是值得的。”------完------composites》2012.12.31楊超凡2023.7.18補(bǔ)充資料空客A400MCAWDECAWDE(復(fù)合材料自動(dòng)機(jī)翼鉆孔設(shè)備)是一種定制的五軸機(jī)床，其結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉆孔和從螺栓CAWDE部件，包括鉆孔和螺栓連接到復(fù)合材料翼梁組件和金屬肋上的復(fù)合材料翼蓋。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)吊架加強(qiáng)件等金屬部件也由機(jī)器鉆孔。該機(jī)器的基本配置是一個(gè)帶有5軸頭的移動(dòng)柱柱期間將加工工具運(yùn)送到工具點(diǎn)。機(jī)器沿機(jī)翼裝配夾具的長度移動(dòng)。機(jī)翼箱在夾具中加工，前翼梁和塔架位于地板附近。在完成一個(gè)表面的加工后，機(jī)器被運(yùn)輸?shù)揭硐涞南鄬Ρ砻?。CAWDE上的操作員站是一個(gè)乘車平臺，以減少