AFRL Menguji Braiding, Cetakan SMP, dan VARTM untuk Mengurangi Biaya Saluran Masuk Mesin Masa Depan
Sebagai bagian dari strategi Ilmu dan Teknologi Angkatan Udara AS 2030, termasuk deploy massal Sistem Udara Tanpa Awak biaya rendah untuk membantu dalam pertempuran masa depan. Untuk mewujudkan visi ini, strategi manufaktur baru harus diidentifikasi yang dapat mendukung manufaktur cepat komponen aerospace berkualitas tinggi dengan biaya lebih rendah daripada yang saat ini tersedia menggunakan proses lama.
Divisi Teknologi Manufaktur dan Industri dari Air Force Research Laboratory (AFRL, Dayton, Ohio, AS) dan tim kontraktor berbasis Ohio, AS Cornerstone Research Group (Dayton), A&P Technology (Cincinnati) dan Spintech LLC (Xenia), melakukan penelitian untuk mengukur manfaat penggantian hand layup prepreg lama dengan preform benang kering yang dipasang otomatis dan vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) untuk pembuatan saluran masuk mesin komposit bentuk S panjang 11 kaki.
Saluran masuk mesin pesawat menyediakan pasokan udara konstan untuk mencegah kompresor mesin dari stalling. Saluran masuk harus menciptakan drag sebanyak mungkin sedikit. Selang yang paling kecil dalam pasokan udara dapat menyebabkan masalah mesin besar serta kehilangan efisiensi yang signifikan. Jika saluran masuk mesin akan menyediakan udara yang cukup dengan turbulensi minimum, ia harus bersih dan tanpa cacat.
Pendekatan manufaktur baru untuk saluran masuk mesin bentuk S mengganti hand layup prepreg pada mandrel steel multi-piece yang diikuti oleh autoklaf cure dengan proses overbraid otomatis yang sebagai gantinya menerapkan serat kering. Mandrel steel multi-piece yang sangat berat diganti dengan mandrel shape-memory polymer (SMP) tunggal yang ringan. Serat karbon kering yang dipasang kemudian diproses menjadi struktur komposit menggunakan VARTM dengan resin epoksi biaya rendah dan oven cure.
Tim telah menyelesaikan analisis arsitektur overbraid, serta pembuatan alat pembentukan SMP dan mandrel SMP yang berfungsi sebagai alat selama proses overbraiding preform. Karena geometri kompleks saluran masuk mesin bentuk S, banyak iterasi diperlukan untuk mengoptimalkan pengaturan mesin overbraid dan meminimalkan kerut material komposit. Sebanyak empat saluran masuk mesin akan dibuat dan biaya serta waktu produksi bagian lama akan dibandingkan dengan desain baru.
"Kami percaya bahwa perkenalan mandrel shape memory polymer yang dapat digunakan kembali bersama dengan proses overbraid otomatis dan oven-based VARTM composite cure akan mengarah pada pengurangan biaya dan waktu siklus yang signifikan," kata Craig Neslen, pemimpin manufaktur untuk Low Cost Attritable Aircraft Technology Initiative di Divisi Teknologi Manufaktur dan Industri di AFRL. "Pengukuran manfaat manufaktur dan validasi integritas struktural akan kritis untuk mendirikan kasus bisnis positif dan meyakinkan desainer serta produsen bahwa material dan proses baru harus diintegrasikan ke dalam desain saluran masuk mesin biaya rendah di masa depan."
Saluran masuk mesin akhir akan dikirim ke Angkatan Udara AS untuk integrasi lebih lanjut ke dalam program desain dan manufaktur kerangka pesawat komplementer di Direktorat Sistem Aerospas AFRL. Divisi Kendaraan Aeronautik akan melakukan pengujian tanah statis dari struktur fuselage dan saluran masuk mesin yang dipasang.
"Sementara kami belum menentukan semua implikasi toleransi attrition pada kriteria desain dan material serta proses manufaktur yang dihasilkan, kami memiliki baseline dengan persyaratan ambang untuk kekuatan dan kekakuan yang akan kami evaluasi melalui pengujian tanah skala penuh kerangka pesawat," kata Ray Fisher, insinyur aerospace di Divisi Kendaraan Aeronautik.
AFRL adalah pusat penelitian dan pengembangan ilmiah utama untuk Angkatan Udara AS. Ia memainkan peran integral dalam memimpin penemuan, pengembangan dan integrasi teknologi perangkat yang terjangkau untuk angkasa, luar angkasa dan ruang siber kita. Dengan tenaga kerja lebih dari 11.000 di sembilan area teknologi dan 40 operasi lainnya di seluruh dunia, AFRL menyediakan portofolio yang beragam dari ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkisar dari penelitian dasar hingga penelitian dan pengembangan teknologi lanjutan. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi: www.afresearchlab.com.
