Airbus berhasil mengganti rangka cincin paduan aluminium asli dari helikopter H135 dengan polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP) sebagai bahan baku dengan menggunakan preform gabungan multi bagian dan satu-proses penuangan.
Sebagai layanan medis darurat/helikopter ambulans udara, helikopter bermesin ganda ringan Airbus H135 telah menjadi helikopter dengan biaya operasi dan perawatan terendah di antara produk sejenis Airbus karena keandalannya yang tinggi, multi-fungsi, dan keunggulan biaya. Saat ini, lebih dari 1350 H135 beroperasi di lebih dari 60 negara atau wilayah, memberikan layanan kepada lebih dari 300 operator. Namun, dengan bertambahnya waktu penerbangan H135, data operasi dan perawatan reguler yang relevan menunjukkan bahwa rangka annular paduan aluminium yang menghubungkan balok ekor CFRP dan pelindung rotor ekor CFRP rentan terhadap kelelahan dan korosi, yang secara langsung mengarah pada peningkatan operasi dan pemeliharaan. biaya deteksi. Untuk mengurangi biaya dan memastikan keamanan bodi, Airbus mulai mempelajari skema desain proses baru untuk ketahanan korosi dan kelelahan rangka annular.
Airbus pertama kali mempertimbangkan skema berdasarkan paduan titanium, tetapi proses pemesinan dan bahan baku skema paduan titanium lebih mahal daripada skema aluminium. Oleh karena itu, tim R&D multidisiplin mengembangkan skema desain baru berdasarkan CFRP dengan menggunakan proses prepreg, vacuum assisted perfusion (VAP) dan resin transfer moulding (RTM). Setelah perhitungan, berat skema baru berkurang 25 persen dibandingkan dengan skema aluminium, dan biaya berkurang 50 persen dibandingkan dengan skema paduan titanium, yang secara signifikan mengurangi biaya deteksi dan pemeliharaan.
Insinyur tidak dapat mengubah desain balok ekor dan pelindung rotor ekor yang ada, dan rangka melingkar adalah struktur utama yang menghubungkan balok ekor dan pelindung rotor ekor. Oleh karena itu, bingkai annular CFRP harus memiliki permukaan sambungan dan dimensi geometris yang sama dengan bingkai aluminium asli, yang sangat membatasi kebebasan skema desain. Melalui komunikasi dan evaluasi, tim teknik dan insinyur desain, stres dan produksi akhirnya memutuskan untuk menggunakan bahan spesifikasi standar yang telah banyak digunakan dalam produksi aktual, sehingga dapat meminimalkan biaya R & D dan biaya produksi batch berikutnya. Di antara mereka, serat karbon kepar g0986 dari perusahaan Hexcel Amerika yang digunakan dalam skema baru telah banyak digunakan dalam pengecoran cetakan proyek helikopter Airbus lainnya; Resin untuk penuangan adalah salah satu komponen resin epoksi rtm6 dari perusahaan penetasan, yang telah lulus penuangan resin dan sertifikasi RTM dari perusahaan helikopter Airbus.
Karena geometri bingkai cincin tidak dapat diterapkan secara ekstrem, para insinyur merancang potongan dan takik tambahan dalam bentuk awal untuk menghindari kerutan selama pencetakan. Selanjutnya, para insinyur menguji kekuatan tekan flensa bagian dalam, memverifikasi kapasitas penyebaran rangka annular CFRP dan antarmuka antara rangka annular CFRP dan pelat buhul polimer tanpa perkuatan melalui uji tarik statis dan dinamis. Hasil pengujian menunjukkan bahwa desain rangka ring CFRP yang baru sangat kokoh dan dapat menangani beban yang diharapkan dengan aman.
Untuk penuangan resin, tim teknik mengembangkan empat bentuk awal seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Di antara mereka, preform No. 3 mencakup dua bagian A dan B; Preform No. 4 adalah pelat buhul polimer yang tidak diperkuat untuk memastikan sambungan area-t.
Untuk keempat bentuk awal, tim teknik mengembangkan perkakas khusus yang sesuai, dan kemudian merakit semua bentuk awal dan pelat buhul annular bersama-sama menjadi alat pengawetan akhir. Perkakas curing lengkap akhir terbuat dari paduan aluminium, termasuk perkakas biru yang dipasang pada pelat dasar abu-abu, perkakas cincin hijau yang disambung oleh beberapa bagian, dan perkakas cincin atas oranye dan kuning. Tujuan desain perkakas penyambungan multi-bagian adalah untuk mencegah gaya susut yang disebabkan oleh pendinginan perkakas selama perawatan dan pendinginan.
Setelah menyelesaikan perakitan laminasi dan perkakas, tim teknik menggunakan skema proses VAP yang paling umum dan hemat biaya-untuk penuangan resin. Setelah langkah-langkah pengawetan, pendinginan, dan pembongkaran, tim melakukan pemesinan akhir untuk tepi bagian, dan kemudian melakukan pengeboran-presisi tinggi untuk pekerjaan memukau berikutnya. Untuk memastikan akurasi sambungan antara rangka annular dan balok ekor dan pelindung rotor ekor, toleransi desain sambungan harus dikontrol dalam± {}.4mm. Hasil analisis elemen hingga menunjukkan bahwa hasil desain die dari skema baru adalah "satu-sukses" dan dapat memenuhi persyaratan toleransi.
Desain baru Airbus untuk bingkai cincin CFRP selesai sekitar satu tahun yang lalu, tetapi butuh waktu lama untuk mengubah dari paduan aluminium ke bahan komposit. Perusahaan harus mempertimbangkan banyak masalah, seperti rasionalitas desain, verifikasi dan konfirmasi langkah-langkah proses, stabilitas produksi massal dan sebagainya. Selain itu, pelatihan staf untuk proses baru juga sangat penting. Harus dipastikan bahwa personel engineering di setiap link siap untuk beradaptasi dengan skema desain baru. Airbus percaya bahwa konversi pembuatan ring frame dari proses paduan aluminium ke proses CFRP tidak hanya modifikasi sederhana dari bagian yang ada, tetapi perubahan teknologi di departemen helikopter Airbus; Di antara mereka, pekerjaan yang paling menantang bukanlah memenuhi persyaratan toleransi geometrik, tetapi keberhasilan pengembangan bentuk awal.
Saat ini, semua helikopter H135 yang baru diproduksi dilengkapi dengan ring frame CFRP baru. Karena ketahanan korosi yang sangat baik dan ketahanan lelah dari rangka cincin CFRP baru, Airbus telah mengurangi berat produk sekitar 0.5kg, secara signifikan meningkatkan kinerja keselamatan dan mengurangi waktu dan biaya deteksi.
