第四次工業(yè)革命(工業(yè)4.0)改變了眾多行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制造的方式,航空工業(yè)也不例外。最近,歐盟資助的一項名為MORPHO的研究項目也加入了工業(yè)4.0的大潮,該項目在飛機發(fā)動機進氣口葉片中嵌入光纖傳感器,使其在葉片制造過程中具有認知能力。
智能化、多功能、多材料發(fā)動機葉片
“發(fā)動機葉片采用多種材料設計制造,其核心基體由三維編織復合材料制成, 葉片前緣則由鈦合金制成。這種多材料技術(shù)已被成功用于LEAP® 系列 (1A, 1B, 1C)航空發(fā)動機,并使發(fā)動機在重量增加的情況下表現(xiàn)出高強度和斷裂韌性,”MORPHO團隊在《The Aviation Times》期刊發(fā)布報告稱 。
項目組成員將在外物損傷(FOD,F(xiàn)oreign Object Damage)面板示范件上開展核心構(gòu)件的開發(fā)與測試。FOD通常是航空條件和傾向于由碎片造成破壞的服役環(huán)境下導致金屬材料失效的主要原因。MORPHO項目用FOD面板來代表發(fā)動機葉片的弦部,也就是某一高度下,葉片前緣到后緣的距離。對該面板進行測試的主要目的是在制造之前對設計進行驗證,以最大程度地降低風險。
MORPHO項目旨在通過對葉片制造工藝、服務和回收過程健康監(jiān)測的認知能力示范,推動智能化多材料航空發(fā)動機葉片(LEAP)的工業(yè)化應用。
報告對FOD面板的使用進行了深入分析,MORPHO項目建議將3D打印的光纖傳感器嵌入FOD面板中,因此葉片制造過程具有認知能力。數(shù)字技術(shù)和多材料體系模型的同時開發(fā),顯著提高了FOD面板的全生命周期管理水平,而對分析和驗證用示范件的開發(fā)則貫穿項目始終。
另外,考慮到歐盟新出臺的循環(huán)經(jīng)濟行動計劃,MORPHO項目還將利用激光誘導分解和熱解技術(shù)開發(fā)昂貴部件的環(huán)?;厥辗椒ǎ源_保下一代智能航空發(fā)動機葉片具有高效、環(huán)保、可維護和可回收的特性。