Mengukir ceruk melalui yang baru, yang berbeda dan yang sulit
Seperti banyak perusahaan yang memproduksi komponen dan struktur komposit, Van Horn Aviation (VHA, Tempe, AZ, US) datang ke materi dengan sedikit pengalaman dan pengetahuan, tetapi keinginan yang melekat untuk membantu pelanggan memecahkan masalah, kemauan untuk belajar dan keinginan untuk mendorong perusahaan maju. Ironisnya, untuk Van Horn Aviation, itu dimulai dengan dorong ler — atau, lebih tepatnya, bilah rotor.
Jim Van Horn mendirikan perusahaan di Tempe pada tahun 2000, dan rencana bisnisnya sederhana:Merancang dan membuat baling-baling logam pengganti (ekor dan utama) untuk helikopter yang masih beroperasi, tetapi tidak lagi diproduksi. Ini sepertinya ide yang bagus. Bell's (Ft. Worth, TX, US) UH-1 Huey , misalnya, salah satu helikopter terlaris di dunia, tidak lagi diproduksi, tetapi masih ada ribuan unit dalam pelayanan. VHA melihat bilah rotor ekor untuk pesawat ini dan melihat peluang yang menguntungkan untuk tidak hanya merancang pengganti, tetapi juga lebih baik penggantian. Namun, semakin banyak waktu yang dihabiskan VHA untuk desain bilah rotor, semakin jelas terlihat bahwa desain bilah yang benar-benar optimal memerlukan penggunaan material komposit.
Hanya ada satu masalah, kata presiden VHA Dean Rosenlof, yang bergabung dengan perusahaan segera setelah pintu dibuka 18 tahun yang lalu:“Kami tidak memiliki pengalaman dalam komposit. Untuk mengendalikan nasib kami, kami tahu sebaiknya kami membawa kemampuan ini di rumah. Kami cukup bertanggung jawab untuk desain; kita harus cukup bertanggung jawab untuk membuatnya.”
Bagaimana sebuah rumah desain mengubah dirinya menjadi produsen komposit tanpa latar belakang manufaktur komposit? “Semuanya tentang pasokan bahan dan vendor,” catat Rosenlof. Memang, VHA bergantung pada beberapa pemasok material komposit terkenal untuk membantu perusahaan meluncurkan keahlian kompositnya:Toray Composite Materials America Inc. (Tacoma, WA, US), Evonik Foams Inc. (Theodore, AL, US) dan 3M ( St. Paul, MN, AS) perekat. Pada akhirnya, kata Rosenlof, VHA harus mencari tahu sendiri tentang komposit dan secara bertahap membangun keahlian kompositnya sendiri.
VHA, catat Rosenlof, telah menghabiskan lebih dari satu dekade untuk menyempurnakan kemampuan kompositnya. Dalam prosesnya, ia membangun reputasi untuk merancang dan membuat bilah rotor berkualitas tinggi, berkinerja tinggi, dan berefisiensi tinggi yang melebihi spesifikasi OEM. Akibatnya, VHA adalah pemasok pisau pengganti bersertifikat Bell — berkah dari produsen helikopter yang dijaga ketat dan sangat didambakan. Saat ini, VHA memiliki tiga produk mapan:bilah rotor utama untuk Bell 206B3 Jet Ranger , bilah rotor ekor untuk Bell 206B3/OH-58 Jet Ranger , dan warisan UH-1 Huey bilah rotor ekor.
Di lantai produksi
Setelah meninjau strategi dan posisi bisnis VHA, Rosenlof memimpin CW keluar ke lantai produksi perusahaan, tempat sebagian besar 28 karyawan perusahaan bekerja. Dalam perjalanan, ia menunjukkan beberapa insinyur desain yang mewakili "saus rahasia" VHA. Dia mencatat bahwa VHA telah berkembang sangat mahir dalam mengoptimalkan berbagai parameter desain yang membuat produknya terkenal. Ini termasuk koefisien angkat dan seret , momen pitch dan getaran .
Pilot helikopter, Rosenlof menjelaskan, sangat sensitif terhadap "rasa" yang disampaikan bilah rotor ke pengoperasian dan penerbangan helikopter, sehingga VHA menghabiskan banyak waktu untuk menguji desainnya untuk memverifikasi kinerja.
“Pisau yang berputar adalah medan tegangan — sentrifugal,” catatnya. "Dan komposit berperilaku berbeda di bidang itu daripada bilah logam." Faktanya, baling-baling helikopter adalah salah satu dari sedikit struktur komposit di dunia yang kehilangan keuntungan karena bobotnya yang berkurang. Rosenlof menyebutnya "bogey berat", yang berarti bahwa bilah rotor yang cukup tidak berat berperilaku berbeda dari alternatif semua-logam. Karena itu, kata Rosenlof, semua blade VHA didesain berlebihan untuk menambah bobot kembali ke dalam sistem.
Selain itu, katanya, "Orang-orang di ruang angkasa membenci perubahan," yang berarti bahwa peralihan dari bilah rotor logam ke bilah rotor komposit, idealnya, mempertahankan karakteristik kinerja yang biasa digunakan pilot. Ini adalah keseimbangan yang rumit, tetapi satu VHA telah berhasil dengan baik. Intinya, bagaimanapun, adalah keamanan, dan dalam hal itu perusahaan telah unggul. “Kegagalan selama pengujian dan pengembangan membantu kami mendesain ulang blade yang lebih baik,” kata Rosenlof. “Kami pandai dalam hal itu. Ketika kita pergi ke pasar, pertama-tama kita harus tidak membahayakan pesawat dan kru, dan kemudian melihat peningkatan kinerja. Itu tugas kami.”
Tur meninggalkan para insinyur dan muncul di area produksi bilah rotor. Seperti banyak toko komposit, manufaktur di VHA dimulai dengan pemotongan lapis, yang dilakukan pada sistem pemotongan flatbed otomatis sepanjang 3m yang dipasok oleh Eastman Machine (Buffalo, NY, US). Sebagian besar penggunaan VHA prepreg adalah versi searah dari Torayca 2510, yang didasarkan pada serat karbon derek T700G 12K Toray. Pada lapisan luar bilah rotornya, VHA menggunakan versi tenunan polos dari Torayca 2510, yang didasarkan pada serat karbon derek T700S 12K Toray. Rosenlof mengatakan VHA telah memiliki pengalaman yang baik dengan prepreg 2510, yang dapat diproses di dalam atau di luar autoklaf, dipasok oleh Toray sebagai produk komoditas, dan sudah tersedia dari produsen serat.
Plies, saat keluar dari meja, disiapkan dan disiapkan untuk layup, yang merupakan langkah selanjutnya, dilakukan di ruang bersih yang berdekatan. Semua bilah rotor VHA memiliki konstruksi sandwich, terdiri dari inti busa Evonik Rohacell yang dikelilingi oleh lapisan UD Torayca. VHA awalnya mengerjakan inti secara internal, tetapi akhirnya mengontrakkannya ke Evonik, yang melakukan pekerjaan di fasilitasnya di Mobile, AL, AS.
Layup dilakukan dengan tangan. Bilah rotor utama diletakkan dalam cetakan komposit besar di tengah ruangan. Bilah rotor ekor ditempatkan di bangku kerja berdiri. Penempatan lapisan dipandu oleh tanda pada cetakan. Untuk area di mana serat karbon bersentuhan langsung dengan busa, seperti doubler dan spar, ada area ceruk yang dipotong ke dalam busa untuk memandu penempatan. VHA menggunakan caul pada semua bilah rotornya, termasuk, di beberapa area, Airpad Airtech (Huntington Beach, CA, AS) yang tidak diawetkan, karet non-silikon, yang dapat dibentuk menjadi lembaran caul bertekanan dan mandrel fleksibel.
Setiap bilah rotor yang diproduksi VHA mencakup perlengkapan titanium untuk memasang bilah rotor ke tiang bilah rotor, dan perlengkapan ini merupakan bagian penting dari setiap tata letak. Dibuat sendiri oleh VHA, perlengkapan tersebut memerlukan lapisan tambahan di sekelilingnya untuk menjaga integritas bilah rotor.
Layup bilah rotor yang telah selesai ditransfer ke salah satu dari dua autoklaf VHA, yang masing-masing berukuran panjang sekitar 7,3 m. Penggunaan VHA prepreg epoksi Torayca memerlukan pengeringan standar 121°C.
Setelah perawatan, baling-baling dipindahkan ke bengkel mesin, di mana mereka dipangkas ke dimensi akhir. Di bengkel mesin juga, VHA membuat hampir semua bagian logam yang digunakan pada bilah rotor, termasuk perlengkapan titanium dan strip abrasi nikel untuk ujung depan bilah rotor. VHA mengoperasikan dua CNC vertikal, dua CNC horizontal, dan pemotong waterjet OMAX (Kent, WA, US). Tiga CNC dipasok oleh Haas Automation Inc. (Oxnard, CA, US); satu dipasok oleh DMG Mori Seiki (Nagoya, Jepang).
Terakhir, VHA melakukan pengujian ketat terhadap bilah rotor yang dibuatnya, dan memiliki berbagai perlengkapan dan mesin uji yang dirancang untuk mengevaluasi semuanya, mulai dari keseimbangan bilah hingga sifat kekuatan dan kekakuan. VHA juga memiliki helikopter Bell 206B sendiri, yang digunakan untuk mengevaluasi properti bilah rotor dinamis, termasuk "rasa" yang sangat penting bagi pilot.
Kapan CW bertanya tentang inspeksi tak rusak (NDI), namun, Rosenlof mencatat bahwa VHA tidak melakukannya. “Kami memiliki kualitas yang bergantung pada proses,” katanya. “Kami memantau suhu, tekanan, dan waktu, dan selama kami sesuai dengan spesifikasi tersebut, maka kami membuat baling-baling yang bagus.” Rosenlof juga menunjukkan bahwa sebagian besar proses dan kontrol kualitas VHA berfokus pada toleransi permukaan bilah rotor atas karena ini adalah sisi "fungsional" bilah rotor dan paling penting untuk kinerja bilah rotor.
Langkah selanjutnya
Pekerjaan bilah rotor VHA tidak selesai. Perusahaan telah mengembangkan produk baru, termasuk bilah ekor dan rotor utama untuk Bell 212 bermesin ganda, dua bilah, dan bermesin ganda, empat bilah, Huey -class Bell 412. Rosenlof menambahkan bahwa VHA sedang mengerjakan teknologi co-curing yang dapat membangun efisiensi manufaktur yang lebih besar.
Saat tur kami berakhir, Rosenlof mencatat bahwa meskipun VHA adalah operasi yang relatif kecil (total staf manajerial dan tenaga kerjanya 30), perusahaan telah menciptakan ceruk untuk dirinya sendiri tidak seperti yang lain, dan telah melakukannya dengan menerapkan kemampuan manufaktur komposit dengan berani dan dengan percaya diri. Ceruk ini, sekuat untuk VHA, tidak dibangun dengan sederhana dan, dalam pengertian itu, diperoleh dengan baik. "Kami," dia menyindir, "sukses semalam berusia 18 tahun."
