AFRL mengevaluasi jalinan, perkakas SMP, dan VARTM untuk saluran masuk engine masa depan yang lebih murah
Bagian dari strategi Sains dan Teknologi Angkatan Udara AS 2030 mencakup penyebaran massal Sistem Udara Tak Berawak berbiaya rendah untuk membantu keterlibatan di masa depan. Untuk mewujudkan visi ini, strategi manufaktur baru harus diidentifikasi yang dapat mendukung pembuatan cepat komponen kedirgantaraan berkualitas tinggi dengan biaya lebih rendah daripada yang tersedia saat ini menggunakan proses lama.
Divisi Teknologi Industri dan Manufaktur Angkatan Udara Research Laboratory (AFRL, Dayton, Ohio, AS) dan tim kontraktor Cornerstone Research Group (Dayton), A&P Technology (Cincinnati) dan Spintech LLC (Xenia) yang berbasis di AS, melakukan penelitian untuk mengukur manfaat penggantian hand layup prepreg lama dengan preform jalinan serat kering dan cetakan transfer resin berbantuan vakum (VARTM) untuk fabrikasi saluran masuk engine komposit berbentuk S sepanjang 11 kaki.
Saluran masuk mesin pesawat menyediakan pasokan udara yang konstan untuk mencegah kompresor mesin mati. Inlet harus membuat drag sesedikit mungkin. Kesenjangan terkecil dalam pasokan aliran udara dapat menyebabkan masalah mesin yang besar serta kerugian efisiensi yang signifikan. Jika saluran masuk ingin menyediakan udara yang cukup dengan turbulensi minimum, saluran itu harus bersih dan tanpa cacat.
Pendekatan manufaktur baru untuk saluran saluran masuk berbentuk S menggantikan persiapan penempatan tangan pada mandrel baja multi-bagian yang diikuti oleh pengeringan autoklaf dengan proses overbraid otomatis yang sebaliknya menerapkan serat kering. Mandrel baja multi-bagian yang sangat berat diganti dengan mandrel single-piece shape-memory polymer (SMP) yang ringan. Serat karbon dikepang kering diproses menjadi struktur komposit menggunakan VARTM dengan resin epoksi murah dan pengawetan oven.
Tim menyelesaikan analisis arsitektur overbraid, serta fabrikasi alat pembentuk SMP dan mandrel SMP yang berfungsi sebagai alat selama proses overbraiding preform. Karena geometri saluran masuk berbentuk S yang kompleks, beberapa iterasi diperlukan untuk mengoptimalkan pengaturan mesin overbraid dan meminimalkan kerutan material komposit. Sebanyak empat saluran masuk akan dibuat dan biaya komponen lama serta waktu produksi akan dibandingkan dengan desain baru.
“Kami percaya bahwa pengenalan mandrel polimer memori bentuk yang dapat digunakan kembali bersama dengan proses overbraid otomatis dan penyembuhan komposit VARTM berbasis oven akan menghasilkan pengurangan biaya dan waktu siklus yang signifikan,” kata Craig Neslen, pimpinan manufaktur untuk Low Cost Attritable Aircraft. Inisiatif Teknologi di Divisi Teknologi Manufaktur dan Industri di AFRL. “Mengukur manfaat manufaktur dan memvalidasi integritas struktural akan sangat penting untuk membangun kasus bisnis yang positif dan meyakinkan desainer dan produsen bahwa bahan dan proses baru harus dimasukkan ke dalam desain saluran masuk engine berbiaya rendah di masa depan.”
Saluran masuk terakhir akan dikirim ke Angkatan Udara AS untuk integrasi lebih lanjut ke dalam desain badan pesawat pelengkap dan program manufaktur dalam Direktorat Sistem Dirgantara AFRL. Divisi Kendaraan Dirgantara akan melakukan pengujian tanah statis pada badan pesawat jalinan terintegrasi dan struktur saluran masuk.
“Meskipun kami belum mendefinisikan semua implikasi dari toleransi gesekan pada kriteria desain dan bahan manufaktur yang dihasilkan serta proses yang digunakan, kami memiliki dasar dengan persyaratan ambang batas untuk kekuatan dan kekakuan yang akan kami nilai melalui uji darat badan pesawat skala penuh, ” kata Ray Fisher, insinyur ruang angkasa di Divisi Kendaraan Antariksa.
AFRL adalah pusat penelitian dan pengembangan ilmiah utama untuk Angkatan Udara AS. Ini memainkan peran integral dalam memimpin penemuan, pengembangan, dan integrasi teknologi perang yang terjangkau untuk pasukan udara, ruang angkasa, dan dunia maya kita. Dengan tenaga kerja lebih dari 11.000 di sembilan bidang teknologi dan 40 operasi lainnya di seluruh dunia, AFRL menyediakan beragam portofolio ilmu pengetahuan dan teknologi mulai dari penelitian dasar hingga pengembangan teknologi dan penelitian lanjutan. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi:www.afresearchlab.com.
