空客支線飛機外翼翼盒先進工藝
清潔天空 2（Clean Sky 2）外翼翼盒全尺寸演示器的測試取得了里程碑式的進展，該演示器已達到技術準備水平5，驗證了其未來應用的可行性，并為航空航天制造業的進步奠定了基礎，從而實現了輕量化和更高效的裝配技術。
OWB 演示器項目于 2014 年至 2024 年期間運行，代表了一種支線飛機機翼配置，旨在驗證新興技術，如熱壓罐外液體樹脂注入、熱塑性復合材料的原位固化、無墊片裝配和結構健康監測傳感器系統。這是一項涉及多個航空航天工業領導者和研究機構的合作努力，包括希臘航空航天工業、位于VADIS的諾丁漢大學、那不勒斯大學、ItalSystem Srl 和位于 Air Green 2 的意大利航空航天研究中心。主題經理是萊昂納多。
全尺寸 OWB 演示器是飛機機翼的結構核心（也是與飛機機身的關鍵接口），根部肋寬約 9.1 米，尖端肋寬約 0.7 米。它包括通過 LRI/OOA 工藝制造的幾個組件，包括：
? 一個加長桁的上壁板，包括一個可拆卸的壁板
? 通過蒙皮、長桁和肋腳的共同注入，一次性制造出一塊加強的下壁板
? 兩根 LRI 梁
? 14 根 LRI 肋骨
? 四根金屬肋骨
正如萊昂納多的“清潔天空 2” REG IADP 項目經理維托里奧·阿西奧內所指出的那樣，OWB 演示器的主要目標是在全部層面驗證先進的制造工藝和創新的裝配方法。
阿西奧內說：“為了確保對某些技術的評估，你需要達到飛機上使用的全部規模。”。“因為通過全尺寸測試，你可以發現小尺寸演示器永遠無法檢測或預見的新問題。在這個過程中加入全尺寸演示器讓我們確信一切正常，技術評估也確實完成了。這是我們第一次生產出 9 米以上長的演示器——這本身就是一項重大成就——增加了全尺寸檢查這些新技術的可能性。”
然而，開發大型集成復合材料壁板帶來了許多挑戰。用于克服這些挑戰的關鍵技術包括 OOA-LRI、無墊片裝配、確定裝配和零件間裝配：
熱壓罐外液體樹脂注入（OOA- LRI）工藝
該工藝旨在以更高的效率和更低的環境影響制造大型整體加筋復合材料壁板。與傳統的基于熱壓罐的復合材料制造不同，與在熱壓罐中使用預浸料的傳統復合材料工藝相比，OOA- LRI 的使用使組件能夠使用更少的能量進行“固化”（因為固化過程中不需要加壓），并且在開始生產之前不需要大型冰箱來維護復合材料。這種方法使重量減輕了 2%，當應用于在役OWB時，這將轉化為節省燃料和減少排放。
無墊片裝配
無墊片裝配技術的發展需要掃描、逆向工程和CAM軟件的無縫集成。
萊昂納多的“清潔天空 2”REG IADP OWB演示負責人朱塞佩·托塔羅解釋說：“傳統上，翼盒組裝涉及使用墊片來閉合翼肋和壁板之間的間隙。這個過程既耗時又昂貴。”。“我們的新方法使用數字孿生和精確加工來創建無墊片配置。”
無墊片裝配基于對公差傳遞的研究和“確定組件裝配方法”。這是一種制造和裝配方法，可確保零件在最小的調整下裝配在一起，減少裝配過程中對墊片、返工或手動裝配的需求。DAA 依靠精確的工程、數字設計和公差管理來創建在組裝時完美對齊的組件。這種方法是在 VADISVarianceAware Determinate Assembly Integrated System 項目（方差感知確定性裝配集成系統）中開發的，它允許通過在可能的情況下增加公差來優化公差，同時降低制造成本。
通過改進自動軟件例程，確保與現有行業工具（如 Catia）的兼容性，也解決了這一挑戰。使用逆向工程，開發了自動軟件程序來掃描壁板表面并確定精確零件到零件裝配的最終肋表面，這是一種通過連接兩個或多個零件來創建裝配的方法，其中零件可以相互接觸或侵入，并可用于創建新的零件或子組件。 最終的演示器長度超過 9 米，成功地證明了這種方法的效率，減少了對墊片的需求，實現了一次完成鉆孔而不是多次鉆孔，從而降低了 4%的制造成本。
結構健康監測
該項目的一個關鍵特征是 SHM 壓電傳感器和光纖的集成，這些傳感器和光纖被戰略性地嵌入機翼翼盒中，以監測OWB結構的應力和狀態。該技術已成功通過測試，證明其在檢測、定位和跟蹤復合材料結構中的損傷傳播方面的有效性，確保了長期的可靠性和安全性。
萊昂納多的阿西奧內說：“我們與 Air Green 2 聯盟合作，在復雜的機翼翼盒內安裝了電子傳感器。這是為了全面驗證這些技術，考慮到 9.1 米的演示器長度，這一點尤為重要。”。
該技術不僅通過實現實時監控來提高飛機安全性，還通過促進數據收集來幫助進行預測性維護，這些數據可用于預測未來何時可能需要維護和維修。 經過嚴格的測試，包括全面的靜態彎曲測試，該項目成功驗證了這些技術，證實了實驗數據和數值模型之間的強相關性。這一驗證對于實現TRL 5至關重要，證明了這些技術在未來航空航天應用中的可行性。
未來的應用和下一步
OWB演示器的成功為歐洲航空航天制造業的進一步發展鋪平了道路：在整個項目過程中開發的工藝，特別是具有集成長桁、翼肋和翼梁的全尺寸加筋板的全尺寸 LRI 制造工藝，不僅可以應用于支線飛機，還可以應用于其他尺寸的飛機（無論是更大還是更?。?，在這些飛機上，生產成本和環境影響要求更具挑戰 性。
阿西奧內說：“開發的技術已經應用于其他清潔航空項目。”。“LRI 工藝特別適用于具有較厚復合材料結構的機翼、水平和垂直尾翼配置。”
生產加強機翼壁板的LRI 工藝的開發將在清潔航空 HERWINGT 項目中繼續進行，該項目將研究不同配方的樹脂，以提高玻璃化轉變溫度和雷擊保護方面的性能。
OWB 開發的零件到零件裝配技術已被證明具有潛力，并將在即將到來的國家研究項目中得到進一步發展。 吉凱恩?？斯荆ū挥鳵edditch的吉凱恩航空航天公司收購）于4月28日宣 布收到了清潔航空項目 HERWINGT 的AFP鋪放工具。GKN Fokker 開發了一種激光AFP原位固結工 藝，用于外翼箱（OWB）的下壁板。 該下壁板將具有長桁，在蒙皮的 ISC 鋪層過程中，長桁將“一次性”共同固 結。自加熱工具是與Grunewald GmbH&Co.KG 共 同開發的。長桁由 Xelis GmbH（Avanco Composites 的一部分）提供，采用連續壓 縮成型技術 生產。 在接下來的幾個月里，將進行生產試 驗，為制造全尺寸 OWB 的下壁板做準備， 該下壁板將由萊昂納多組裝和測試。
吉凱恩?？斯荆ū挥?Redditch 的 吉凱恩航空航天公司收購）于 4 月 28 日宣 布收到了清潔航空項目HERWINGT的AFP鋪放工具。GKN Fokker 開發了一種激光AFP原位固結工藝，用于外翼箱的下壁板。
該下壁板將具有長桁，在蒙皮的 ISC 鋪層過程中，長桁將“一次性”共同固 結。自加熱工具是與 Grunewald GmbH&Co.KG 共 同開發的。長桁由 Xelis GmbH（Avanco Composites 的一部分）提供，采用連續壓縮成型技術生產。
在接下來的幾個月里，將進行生產試驗，為制造全尺寸 OWB 的下壁板做準備， 該下壁板將由萊昂納多組裝和測試。
補充圖片
原文，《Clean Sky 2 outer wing box demonstrator validates OOA LRI, shimless assembly and SHM》 2025.5.5
楊超凡 2025.5.6
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