空客公司將裝配在空客A350-900的機艙門由鋁合金材料換成具有高模量、高性能的碳纖維增強聚合物復合材料??湛筒捎?span lang="EN-US">VICTREX 公司生產(chǎn)的PEEK 90HMF40(一種牌號的聚醚醚酮,以下簡稱“PEEK
成功的替代了金屬材料,其重量和花費消減了40%。注塑成型的聚合物溶液取代由鋁塊制作的高成本支架。
由纖維增強聚合物復合材料制作的A350 XWB的機艙門的結構是由外殼和內(nèi)部的支撐結構組成的。由熱塑性塑料PEEK-90 制備的配件 連接著外殼和內(nèi)部的支撐結構。這兩種組成構成箱型支撐結構去利用最大的幾何轉(zhuǎn)動慣量。
空客直升機機艙門的研究和技術項目的帶頭人Christian Wolf闡明了PEEK-90成分的操作及重要性:“在標準負載的情況下,即內(nèi)艙壓力,這種點式連接可以減少外殼的變形,從而保證機艙門的氣動質(zhì)量。機艙門的所有部件都是一個單獨冗余的設計。如果靠近支架的一個部件壞了,支架將會提供一個可供選擇的路徑,用于傳輸結構載荷,因此,該部分是飛機的最主要的結構。
通過使用碳纖維加強的高性能PEEK-90聚合物復合材料而不是之前使用的鋁合金材料,空客直升機已經(jīng)成功的生產(chǎn)了等效的部件,這些部件帶來了一系列的好處。除了使得重量和成本降低40%之外,在熱固性物加入PEEK樹脂,而非鋁合金,使得鉆孔容易的多了。優(yōu)化的碳纖維增強塑料(碳纖維復合材料)鉆頭與之前的解決方案相比,提高了鉆孔的質(zhì)量。
空客還強調(diào)說,PEEK-90很容易抵抗聚集在機艙門內(nèi)的水分,然而鋁合金很容易被腐蝕,需要一層防腐涂層。Wolf說“由Victrex和他們的專家們提供的合適的材料,為順利的發(fā)展和組件質(zhì)量的達標做出很大的貢獻。從最初使用PEEK纖維增強材料得到的知識可以轉(zhuǎn)移到起其他組件以及有類似要求的其他領域。”
在航空工業(yè),“設計和建立”過程,例如和指定的要求相適應的發(fā)展,對于生產(chǎn)結構部件來說是一個可能的選擇。在這個過程中,研發(fā)者在選擇材料上有額外的自由。Uwe Marburger解釋說“90HMF40(聚醚醚酮的牌號)是一個獨特的高性能熱塑性塑料,它同樣適用于承重結構件,第一次在空客A350-900上使用,如今已成為航空業(yè)務的常客。這種首次使用肯定會得到其他行業(yè)的效仿。”全球來看,英國本土的擁有超過35年經(jīng)驗公司絕不僅僅只提供基于聚芳醚酮(PAEK)的解決方法,還有穩(wěn)定的產(chǎn)平質(zhì)量以及供應的安全性。
航空設計者和生產(chǎn)者從“PEEK-90”的使用中嘗到了甜頭。這種有著高模量高性能的聚合物是基于Victrex 90系列聚芳基甲酮,它主要用于非常薄的注射模型部件。這種可以自由流動,易成型的材料可以生產(chǎn)高強度的部件。它的性能不能和那些標準級別相匹配。例如,90HMF40比鋁合金7075-T6高達100倍的疲勞壽命和將近多20%的強度和剛度,在相同的服役條件下。 |