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。空客采用VICTREX 公司生產的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,提高了鉆孔的質量。
空客還強調說,PEEK-90很容易抵抗聚集在機艙門內的水分,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)定的產平質量以及供應的安全性。
航空設計者和生產者從“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。 |