Landasan pertahanan udara Israel siap untuk jangkauan global yang lebih besar

Israel Aerospace Industries (IAI) didirikan sebagai Bedek Aviation Co. pada tahun 1953, lima tahun setelah Negara Israel didirikan. Kemudian terletak di sebelah Bandara Lod (sekarang dikenal sebagai Ben Gurion International, tenggara Tel Aviv), perusahaan dimulai dengan 70 karyawan. Sebagaimana Israel telah berkembang, demikian pula IAI, maju dalam teknologi dan operasi hingga omset tahunan saat ini sebesar US$4 miliar, jaminan simpanan US$11 miliar dan lebih dari 15.000 karyawan (6.000 adalah insinyur). Ini adalah kompleks industri terbesar di Israel dan pemimpin dunia dalam berbagai teknologi pertahanan.

Meskipun perusahaan ini diakui untuk kemampuan produksi build-to-print (BTP)/build-to-spec (BTS), itu adalah OEM pertahanan dan kedirgantaraan penuh dan dapat merancang pesawat lengkap, melanjutkan hingga sertifikasi penerbangan penuh. Contohnya, IAI memiliki tanggung jawab penuh atas desain dan analisis, pengujian darat dan penerbangan, pembuatan dan perakitan G150 dan G280 jet bisnis untuk Gulfstream Aerospace Corp. (Savannah, GA, AS). IAI meraih sertifikasi bersama untuk G150 jet bisnis dengan otoritas penerbangan AS, Eropa dan Israel.

Operasi komposit IAI mencakup fabrikasi dan perakitan suku cadang untuk jet bisnis dan pesawat komersial, kendaraan udara tak berawak (UAV), dan pesawat militer. Suku cadang yang diproduksi meliputi stabilisator vertikal dan horizontal, kemudi, struktur sayap, nacelles engine, balok lantai, penutup pintu, sekat struktural, rusuk dan pengaku, permukaan kontrol, fairing dan radome. Di antara kemampuan manufakturnya adalah prepreg hand layup dan automatic tape layup (ATL), hot drape forming, autoclave dan out-of-autoclave cure (OOA) termasuk proses pencetakan cair, seperti infus resin dan resin transfer moulding (RTM), ditambah ikatan kompleks dan perakitan. Perusahaan juga merancang dan membuat perkakasnya sendiri, memegang semua sertifikasi kualitas utama dirgantara dan komposit, serta memberikan jaminan kualitas melalui pengujian dan inspeksi tak rusak yang komprehensif.

IAI mempromosikan dirinya sebagai toko serba ada, menawarkan desain dan analisis lengkap, rekayasa, pembuatan prototipe dan layanan produksi serta manajemen rantai pasokan yang kompleks. Kampusnya mencakup banyak hektar dan banyak bangunan, 17 di antaranya menampung manufaktur dan perakitan yang berhubungan dengan komposit.

CW Tur dipimpin oleh direktur pemasaran dan bisnis IAI Eitan Shalit, direktur program R&D Hary Rosenfeld dan Dr. Zev Miller, manajer material komposit dan proses dalam Grup Teknik &Pengembangan IAI. Tur ini didahului oleh tinjauan umum perusahaan di Div Aero-assemblies baru IAI. bangunan produksi komposit.

Pesawat militer dan operasi UAV

Salah satu program komposit utama IAI adalah produksi kulit atas dan bawah bismaleimide yang diperkuat serat karbon untuk sayap luar F-35 Lightning II jet. Jalur perakitan otomatis yang dibuat khusus untuk program ini diresmikan pada tahun 2014 (Gbr. 1). IAI merayakan pengiriman set kapal ke-10 dari struktur sayap ke Lockheed Martin (Bethesda, MD, AS) pada Juli 2016 dan dijadwalkan untuk memproduksi lebih dari 800 pasang pada tahun 2034.

Hubungan perusahaan dengan Lockheed Martin dimulai dengan pesawat militer F-16. IAI memproduksi penstabil vertikal untuk beberapa varian F-16. Kulit untuk bagian yang kritis terhadap retakan ini dibuat untuk dicetak, menggunakan prepreg serat karbon searah dan perawatan autoklaf yang diletakkan dengan tangan.

Perusahaan juga memproduksi penstabil vertikal dan kemudi untuk jet tempur McDonnell Douglas F-15, yang sekarang didukung oleh Boeing, yang menggunakan komposit boron/epoksi. Untuk Sikorsky (Stratford, CT, AS) UH-60 Black Hawk penstabil horizontal helikopter, IAI mengembangkan proses prepreg serat karbon yang diperkuat serat karbon (CFRP) satu tembakan untuk kotak komposit integral sepanjang 2m. Struktur kritis penerbangan ini mencapai penghematan 20% dalam berat dan biaya dibandingkan dengan perakitan logam sebelumnya. IAI mengambil bagian dari desain hingga pengiriman pertama dalam waktu 9 bulan pada tahun 2003 dan hingga saat ini telah memproduksi 1.500 unit kapal di divisi RAMTA-nya di Be'er Sheva di selatan.

IAI memiliki pengalaman luas dalam desain dan produksi UAV, dimulai dengan Scout sistem pesawat yang dikendalikan dari jarak jauh (RPAS) pada tahun 1978. Scout diikuti oleh Pelopor , Penjaga Hutan dan Pemburu pesawat, semua dengan struktur komposit 100%, dibuat menggunakan kain karbon layup basah/kulit epoksi dan inti sarang lebah. Ini kemudian dialihkan ke CF prepreg dan inti busa Rohacell polymethacrylimide (PMI) dari Evonik (Essen, Jerman).

Produksi saat ini termasuk Searcher Mk III , Mata Burung keluarga pesawat, Panther Sayap Tetap dan Hovermast 100 pesawat lepas landas dan mendarat vertikal (VTOL) dan Heron keluarga pesawat tak berawak. Varian paling canggih, Heron TP , berukuran panjang 14m dengan lebar sayap 26m. Ini adalah UAV medium-altitude, long-endurance (MALE), mampu terbang di ketinggian 13.716m selama 40 jam. “Semua aerostruktur UAV kami 100% komposit,” catat Miller.

Komposit pesawat komersial

IAI adalah pemasok Tier 1 untuk OEM pesawat komersial dan kontraktor utama untuk Gulfstream G280 jet bisnis. Itu membangun pesawat hijau dan menerbangkannya ke pusat penyelesaian Gulfstream di Dallas, TX, AS. Pada tahun 2009, CW menulis tentang pengembangan kemudi RTM IAI untuk apa yang sekarang disebut G280 (lihat “etalase RTM:Kemudi Satu Bagian”). Faktanya, IAI telah merancang dan membangun Galaxy/Astra jet eksekutif, yang Gulfstream memperoleh haknya pada tahun 2001, menyebutnya sebagai G100 dan G200 , masing-masing. G280 , yang terbaru di baris ini, menampung dua hingga 10 penumpang. Permukaan luarnya adalah komposit 35% dibandingkan dengan 12% untuk G100 .

G280 penstabil horizontal adalah struktur integral yang diawetkan dengan autoklaf. Ini terdiri dari stringer preprecured yang digabungkan dengan perekat ke kulit prepreg CF/epoksi. Penstabil vertikal adalah aluminium hibrida dan struktur autoklaf prepreg sedangkan elevator adalah konstruksi sandwich, menggunakan kulit prepreg CF/epoksi dan inti sarang lebah Nomex. Komponen kemudi sekarang diproduksi di NCC (North Coast Composites, Cleveland, OH, US) dan dirakit di divisi RAMTA IAI, di Be'er Sheva. G280 fairing sayap-ke-tubuh menggunakan preform CF yang dibuat dengan kain tenunan polos di satu sisi dan kain noncrimp di sisi lain, dengan dua lapisan dijahit bersama. Preform dan inti busa Rohacell ini diresapi dengan resin epoksi dan diawetkan dengan kantong vakum saja (VBO) dalam oven pada suhu 180°C.

Dilengkapi untuk meningkatkan produksi

IAI memiliki enam kamar bersih. Lima di antaranya (total luas lantai 3.010m2) milik Aero-assemblies Div., yang merupakan fasilitas utama IAI untuk pembuatan dan perakitan komponen komposit. Meskipun setiap cleanroom dikhususkan untuk kebutuhan produksi unik pelanggannya, semua dilengkapi dengan teknologi canggih layup:baik dengan mesin contour tape layup (CTL) 16-kali-3m dari Fives Cincinnati (Hebron, KY, AS), 15- dengan 3m otomatis tape layup (ATL) mesin dari MTorres (Navarra, Spanyol) atau, untuk tujuan manual layup, sistem proyeksi laser, disediakan oleh Virtek Vision (Waterloo, ON, Kanada).

Di tempat lain di fasilitas:

• IAI memiliki kemampuan penyimpanan freezer prepreg sebesar 193m2. Perusahaan juga telah berinvestasi dalam perangkat lunak Total Production Optimization (TPO) Plataine (Waltham, MA, US) untuk mengoptimalkan tidak hanya pemotongan dan pembuatan prepreg, tetapi juga penggunaan material, mengurangi limbah prepreg dan konsumsi bahan baku sebesar 5%. Selain itu, perangkat lunak ini memiliki produksi otomatis, mengurangi tugas manual dan risiko kesalahan terkait.
• Kapasitas produksi IAI signifikan, dengan 10 autoclave, tujuh di antaranya milik Aero-assemblies Div. dan berbagai ukuran dari panjang 4,5m dan diameter 2m, hingga yang terbesar dengan panjang 14m dan diameter 4,7m.
• Layup prepreg didebug sebelum diawetkan menggunakan mesin hot drape forming (6,9 x 2,7 x 3,1 m) dari Electrotherm Industry (Migdal HaEmek, Israel).
• Untuk pemeriksaan tak rusak dari bagian komposit, divisi ini memiliki mesin dan teknik yang berbeda:empat mesin dengan pengujian ultrasonik array bertahap (UT) pencelupan tangki air, dua mesin gantry ultrasound transmisi (TTU) dan dua sistem robot 3D yang menawarkan pilihan dari TTU array bertahap area luas dengan penyemprot air, gema pulsa array bertahap dengan bubbler kulit (aliran air rendah untuk kopling ke sebagian permukaan) atau array bertahap air-coupled UT.

Div. juga memiliki tiga mesin CNC, mulai dari 7 kali 3,5 m, untuk trim dan bor komponen komposit dan peralatan CMM bersama untuk inspeksi dimensi. Tiga toko cat dan lima aula perakitan milik divisi ini memiliki luas total 2.350m2.

Mengotomatiskan RTM

Tepat di seberang Aero-assemblies Div. fasilitas produksi komposit adalah gedung yang menampung lab R&D IAI untuk RTM, termasuk sel preforming otomatis (lihat Pelajari Lebih Lanjut). “Ini awalnya dikembangkan untuk Bell 525 kursi helikopter,” kata Rosenfeld, “tetapi kami dapat beradaptasi untuk platform serupa lainnya.” IAI mengembangkan teknologi preforming dengan Techni-Modul Engineering (Coudes, France) untuk menggantikan hand layup prepreg. Desain kursi, dikembangkan untuk memenuhi persyaratan kecelakaan helikopter, menggunakan kombinasi dari bala bantuan. Rosenfeld menjelaskan, "Kursi berubah bentuk dengan lantai selama benturan dan kemudian harus menahan beban akselerasi maksimum." Serat kaca memberikan kontribusi fleksibilitas dan ketahanan benturan yang diperlukan, sementara serat karbon memberikan kekuatan.

“Kursi helikopter ini bertujuan untuk memberikan keseimbangan dengan baseline prepreg, tetapi kami dapat mengoptimalkannya lebih lanjut untuk kinerja dan bobot yang ringan,” kata Miller. Sel diatur dengan stasiun pengumpan bahan otomatis yang memasok bala bantuan ke mesin pemotong otomatis. Robot pick-and-place dari ABB (Zurich, Swiss) kemudian memindahkan lapisan kain kering ke alat preforming. Gripper khusus dikembangkan, yang mencakup sensor untuk memeriksa apakah lapisan terpasang. Lengan robot juga memiliki sensor untuk memeriksa posisi setiap lapisan saat ditempatkan menggunakan proyeksi laser. Kamera memvalidasi orientasi dan posisi gambar lapis vs. gambar standar yang direkam dalam database referensi.

Kantong silikon cor menyediakan membran vakum yang dapat digunakan kembali selama debulking, yang dilakukan enam kali. Selanjutnya, bentuk awal yang dipadatkan dipindahkan ke alat di mana pemangkasan ultrasonik dilakukan. Tidak ada pemangkasan setelah bagian tersebut dicetak. Akhirnya, bentuk awal yang dipangkas ditempatkan ke dalam satu set cetakan RTM baja yang cocok.

Resin yang digunakan adalah epoksi yang dikeraskan Prism EP-2400 satu komponen dari Solvay (Brussels, Belgia). Itu dihilangkan gasnya terlebih dahulu dan kemudian disuntikkan menggunakan unit yang dipasok oleh Peralatan Isojet (Corbas, Prancis). “Biasanya Anda menghabiskan banyak waktu untuk membersihkan garis dan cetakan, tetapi kami membuat pengaturan injeksi sangat sederhana sehingga kami memiliki jumlah yang minimal untuk dibersihkan,” kata Rosenfeld. Resin dipanaskan hingga 80°C untuk mengurangi viskositas guna meningkatkan aliran dan pembasahan serat selama injeksi. “Ini sepenuhnya otomatis dan tersinkronisasi dengan pers,” catat Rosenfeld. Cetakan, dipanaskan sampai 120 ° C, kemudian ditutup, vakum diterapkan dan resin disuntikkan. Hanya vakum yang digunakan untuk mengalirkan resin melalui preform. Baik suhu dan tekanan meningkat dalam cetakan, mencapai 180 ° C dan tekanan 6 bar selama siklus pencetakan 2 jam. Cetakan didinginkan hingga 50 °C, dibuka dan bagian yang sudah jadi dikeluarkan.

Memajukan komposit masa depan

Ruang yang bersebelahan di lab RTM menampung peralatan pengujian, termasuk mesin injeksi dua komponen untuk menguji resin RTM baru:R&D adalah fokus penting bagi IAI. Ini memiliki pengalaman di lebih dari 86 Kolaborasi multi-mitra yang didanai Uni Eropa, termasuk yang berikut:

• Proyek TANGO, yang mendemonstrasikan gabungan struktur badan pesawat, sayap dan sayap tengah. Sebagai bagian dari TANGO, IAI merancang dan memproduksi tiga iga sayap CFRP besar, dengan panjang hingga 1,7 m, menampilkan pengaku gelombang sinus integral dan flensa yang dicetak dalam satu tembakan, menggunakan kain noncrimp dan RTM.
• CONDICOMP, diselenggarakan untuk mengembangkan manajemen status material selama proses pengawetan komposit.
• ALCAS, yang bertujuan untuk mengurangi biaya pembuatan komponen pesawat komposit.
• IFATS, didirikan untuk meningkatkan otonomi pesawat.

Tiga program lainnya layak mendapat perhatian khusus. Dalam proyek MAAXIMUS 8 tahun, yang dipimpin oleh Airbus untuk meningkatkan badan pesawat komposit, IAI ditugaskan untuk mempelajari detail struktural — termasuk ply drop dan stringer runout (penghentian yang biasa terjadi pada jeda produksi, seperti sambungan melingkar badan pesawat utama) — dan menyelidiki opsi untuk meningkatkan kekuatan dan berat badan. Untuk setiap detail, IAI melakukan prediksi kekuatan, menggunakan desain dan teknik berbantuan komputer (CAD/CAE) dan analisis FEM, merancang dan membuat benda uji yang relevan dan kemudian membandingkan hasil pengujian dengan analisis. Hasil akhir digunakan dalam keseluruhan program untuk membantu rekomendasi desain dan produksi pesawat di masa depan.

Di LOCOMACHS, IAI adalah salah satu dari 31 perusahaan yang berfokus untuk secara signifikan mengurangi atau menghilangkan operasi yang paling memakan waktu dan, dengan demikian, mahal tetapi tidak bernilai tambah dalam perakitan badan pesawat komposit, seperti perakitan sementara untuk memeriksa celah, shimming, pembongkaran dan alat penanganan. IAI bekerja dengan koordinator proyek SAAB Aeronautics (Linköping, Swedia) dan mitra GKN Aerospace (Redditch, Inggris), Turkish Aerospace Industries (Ankara) dan Netherlands Aerospace Center (NLR, Amsterdam) untuk membangun Lean Assembled Wing Box (LAWiB) (lihat Pelajari Lebih Lanjut) dan Lebih Banyak Demonstran Kotak Sayap Terintegrasi (MIWiB). Ini menghasilkan stringer CF/epoksi menggunakan kain noncrimp (NCF) yang dipasok oleh SAERTEX (Saerbeck, Jerman). Stringer ini terikat bersama ke kulit NCF. Bagian-bagian yang dihasilkan menghilangkan shimming pada antarmuka spar kulit atas dan mengurangi jumlah pengikat untuk pemotongan 30% dalam biaya tenaga kerja perakitan. Miller melihat potensi penggunaan konsep ini pada struktur lain, termasuk sayap dan ekor yang lebih kecil.

Saat ini, IAI memimpin dalam dua proyek Clean Sky 2 yang intensif komposit:OPTICOMS (Struktur Komposit yang Dioptimalkan untuk Pesawat Kecil) dan badan pesawat inovatif ramah lingkungan ECOTECH. Sebagai koordinator, IAI bekerja sama dengan tim OPTICOMS, yang meliputi Piaggio Aircraft (Genoa, Italia), Coriolis Composites (Quéven, Prancis), DANOBAT (Elgoibar, Spanyol) dan TechniModul Engineering — untuk mendemonstrasikan otomatisasi pada struktur komposit bervolume rendah untuk mengurangi biaya. Demonstran sayap Piaggio Aircraft sepanjang 7m menampilkan konstruksi tiang/kulit integral yang diproduksi dalam satu tembakan. Berbagai teknologi sedang dinilai untuk menentukan proses manufaktur yang paling hemat biaya. Salah satu metode baru adalah Final Pressure Transfer Moulding (FPTM). Dikembangkan oleh TechniModul Engineering, mitra IAI untuk sel RTM otomatisnya, proses FPTM menyuntikkan udara atau gas ke dalam rongga tertutup untuk menerapkan tekanan hingga 10 bar sambil menyembuhkan prepreg termoset dalam cetakan yang cocok dan dipanaskan. Bagian OOA yang dihasilkan dilaporkan setara dengan prepreg yang diawetkan dengan autoklaf tetapi tanpa memerlukan injeksi resin tambahan, seperti dalam proses Same Qualified Resin Transfer Moulding (SQRTM) (lihat “SQRTM memungkinkan suku cadang berbentuk jaring”).

Untuk ECOTECH, IAI bersama dengan Invent (Braunshweig, Jerman) memimpin konsorsium beranggotakan 12 orang yang bertugas mengembangkan material, proses, dan teknologi daur ulang baru untuk mengurangi jejak lingkungan produksi pesawat. Sebagai bagian dari proyek Eco-Design sebelumnya, IAI membantu memilih dan mengembangkan teknologi untuk mengurangi berat badan, biaya, konsumsi energi, emisi, bahan berbahaya dan limbah, yang divalidasi pada tiga demonstran pada tahun 2017, mencapai pengurangan berat 10-20% dan potensi pengurangan pemanasan global lebih dari 50% dibandingkan dengan praktik saat ini. Pada tahap akhir ECOTECH, pengembangan lebih lanjut dalam bahan baru dan teknologi proses akan divalidasi dalam pembuatan empat demonstran - termoplastik, termoset, logam dan biomaterial. Para demonstran ini, ditambah mereka yang berasal dari OPTICOMS, akan diintegrasikan di Clean Sky 2 Airframe Integrated Technology Demonstrator (ITD), yang dipimpin oleh Dassault Aviation (Biarritz, Prancis), Airbus DS (Madrid, Spanyol) dan SAAB (lihat “Demonstran komposit termoplastik — Peta jalan UE untuk badan pesawat masa depan").

Perusahaan ini juga menjajaki manufaktur aditif, pemantauan kesehatan struktural dan sayap morphing, serta membangun posisinya dalam propulsi listrik - apa yang dilihatnya sebagai era penerbangan berikutnya.

Semua ini menjadi pertanda baik bagi masa depan IAI. “Kami memiliki kombinasi unik dari pengalaman produksi selama puluhan tahun, kemampuan untuk mengembangkan dan menerapkan teknologi komposit canggih dan hubungan lama dengan industri kedirgantaraan AS dan Eropa,” kata Shalit. “Pasar kedirgantaraan komersial dan militer semakin kompetitif, dan komposit adalah kompetensi utama. IAI akan terus memberikan solusi dan membantu memenuhi kebutuhan mitra kami untuk pertumbuhan di masa depan.”