總部位于密歇根州的地面測試解決方案公司（GTS）分享了用于測試噴氣式和直升機發動機的復合材料吊艙組件的設計和制造過程。

總部位于密歇根州的地面測試解決方案公司（GTS）為飛機發動機吊艙的測試版本制造復合材料零件，發動機制造商用于飛行前測試，航空公司用于售后測試。

 

飛機發動機吊艙—飛機上容納噴氣發動機的多組件蓋子—通常由復合材料制成。這些是復雜的組件，需要滿足嚴格的要求，如溫度、耐火性和噪音阻尼。

 

然而，在將發動機安裝到飛行吊艙并放入飛機之前，它需要在地面上進行一系列測試，以確保它能夠承受所需的溫度和高度、鳥擊和其他條件。因此，測試吊艙與飛行吊艙類似，但要求略有不同，是專門為在專門設計的地面測試設施內容納發動機而建造的。

 

為數不多的專門從事測試吊艙的公司之一是地面測試解決方案公司（美國密歇根州Grand Ledge的GTS）。GTS由總裁湯姆·哈梅爾和現場服務經理馬克·杰弗里斯15年前創立。哈梅爾和杰弗里斯之前都在普惠公司工作，該公司除了生產飛機發動機外，還生產測試發動機吊艙。

 

GTS占地26000平方英尺的工廠雇傭了約40名員工，生產喇叭口進氣口、推力反向器、噴嘴和塞子、船尾和復雜的管道，所有這些都是復合材料密集型產品，專為噴氣式飛機和直升機測試吊艙而建，用于飛行前測試和售后市場使用。

 

據哈梅爾介紹，世界上只有三家公司制造飛機測試發動機吊艙：GTS、普惠和賽峰。他說：“當然，GTS是迄今為止最小的。然而，我們為客戶提供的是最好的價值和最低的成本。”

 

測試吊艙和飛行吊艙有什么區別？GTS工程師尼克·多布森解釋說：“由于它僅用于地面測試，因此測試吊艙不需要某些功能，比如外部空氣動力學蒙皮。”。“也就是說，我們確實以一種與實際飛行吊艙的重量和剛度等特征相匹配的方式建造了測試吊艙，使其符合測試目的。”

 

發動機吊艙要經過什么樣的測試？多布森說：“通常，客戶會將這些設備放入一個經過聲學處理以消除噪音問題的封閉測試室中，并按照美國聯邦航空管理局的指定進行多個不同的測試周期。”。這些可能包括測試吊艙的整體耐久性和隨時間的磨損、對鳥擊的耐受性、水封、高度性能、抗結冰性等。他補充說，美國聯邦航空管理局規定了發動機在服役前的測試要求，以及在飛行數小時后對在役發動機的重新測試，以確保它們仍然可以使用。

測試試驗室的一個例子，在中間是白色的測試吊艙。

 

01

設計測試吊艙

設計到制造，每個測試吊艙大約需要一年的時間來開發和生產。哈梅爾說：“我們設計，我們制造工具，我們制造。這一切都是非常垂直整合的。”

 

設計過程從發動機制造商提供的設計規范開始。多布森說：“我們得到了你使用的特定發動機的流道形狀、溫度和壓力。”。由此，GTS使用達索系統（美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆）的SolidWorks生成和分析吊艙的CAD模型，根據溫度和壓力載荷模擬的行為來調整材料、鋪層計劃、粘合劑和其他因素。多布森補充道：“我們確實在溫度和強度方面將材料推向了極限。”

 

然后，GTS向客戶提交設計方案，并根據需要進行調整，直到最終設計確定。

 

02

復雜的工具和制造

接下來，工具由自己設計和制造，由玻璃纖維或碳纖維制成，或根據特定組件的需求由金屬加工而成。

 

“我們使用的材料因所需的溫度要求而異，”多布森指出。對于一個典型的項目，GTS偶爾會用玻璃纖維制造結構，盡管美國東麗公司的碳纖維預浸料更為常見，通過Gerber（美國康涅狄格州托蘭市）數控切割臺切割，并在鋪層中夾鋁蜂窩。這些結構被手工放置在自己制造的開放式模具上，然后在GTS的24×20英尺烤箱中的真空袋下固化。固化后，零件在噴漆室中完成。

 

GTS還為其設備提供維護服務。多布森說：“如果復合材料損壞或出現磨損，我們會進入世界各地的現場進行修復。”

 

制造這些組件所需的大部分時間和技能來自于為非飛行發動機重新設計吊艙組件的復雜性。哈梅爾說：“所有的東西——復合材料零件、鎖扣、鉸鏈、金屬接口——都必須設計成使其重量和重心模擬飛行吊艙，即使這些零件在地面測試的設計上有點不同。”。“當然，這一切的設計都必須比典型的飛行情況承受更多的負載，因為它的設計是為了測試到極限。”

測試吊艙的大多數結構都是用碳纖維預浸料和蜂窩芯建造的，手工放置在開放式模具上，然后在烤箱中真空固化。

 

例如，測試吊艙的主要部件之一是喇叭口進氣管（如左圖所示），與典型飛行吊艙上的進氣管不同，喇叭口進氣管設計有喇叭狀擴口，以便更有效地將空氣帶入吊艙，而不會產生實際飛行產生的壓力和力。多布森說：“試圖在夾蜂窩的預浸料鋪設是一個非常復雜的曲率。為此，我們使用了赫氏（Hexcel-美國康涅狄格州斯坦福德）的Flexcore蜂窩，因為它的設計能夠環繞曲線。”。他說，對于一個典型的喇叭口，每側可以使用大約8到20層東麗CMA碳纖維預浸料，將鋁蜂窩夾在中間。

 

多布森說：“結果是一個非常輕、堅固的結構，用于將空氣引入發動機，以測量發動機性能的重要參數。”

 

另一個復雜的零件是推力反向器——在這種情況下稱為替代推力反向器，因為地面測試沒有實際的推力——它包圍著發動機的側面。例如，測試機艙的主要部件之一是喇叭口進氣管（如左圖所示），與典型飛行機艙上的進氣管不同，喇叭口進氣管設計有喇叭狀擴口，以便更有效地將空氣帶入機艙，而不會產生實際飛行產生的力。多布森說：“試圖在預浸料和蜂窩中鋪設是一個非常復雜的曲率。為此，我們使用了赫氏（Hexcel-美國康涅狄格州斯坦福德）的Flexcore蜂窩，因為它的設計能夠環繞曲線。”。他說，對于一個典型的喇叭口，每側可以使用大約8到20層東麗碳纖維預浸料，將鋁蜂窩夾在中間。

 

多布森說：“結果是一個非常輕、堅固的結構，用于將空氣引入發動機，以測量發動機性能的重要參數。”

 

另一個復雜的部件是推力反向器——在這種情況下稱為替代推力反向器，因為地面測試沒有實際的推力——它包圍著發動機的側面。多布森指出：“這些是我們建造的最復雜的結構”，因為它們必須分為兩半，可以像蛤殼一樣打開，以安裝和拆卸發動機進行測試。這兩半通過頂部和底部的特殊設計的金屬鉸鏈系統連接。

 

設計能夠承受所需溫度的零件也是一個挑戰，特別是對于直接包圍發動機的替代推力反向器和整流罩等零件。多布森說：“我們使用我們能找到的最高溫度的碳纖維預浸料，并在它變得非常熱的地方添加隔熱罩和隔熱毯。”。整流罩組件還設計有特定的凹槽和分叉，需要在測試期間安裝設備進行測量。

 

多布森補充道：“我們真正做的一件事是在使用位置和方式方面提升復合材料的能力，所以我們最終與我們的主要預浸料供應商東麗進行了大量合作。他們已經能夠為我們做一些材料測試，以證明這些應用具有足夠的強度和溫度能力。”。指出：“這些是我們制造的最復雜的結構”，因為它們必須分為兩半，可以像蛤殼一樣打開，以安裝和拆卸發動機進行測試。這兩半通過頂部和底部的特殊設計的金屬鉸鏈系統連接。

對于測試吊艙，進氣導管通常具有喇叭形曲線，這使得鋪設變得困難。圖為在潔凈室中放置并準備固化的吊艙（下圖）和涂漆后完成的LEAP 1B測試吊艙（上圖）。

 

03

展望未來：LEAP

GTS是CFM International（美國俄亥俄州辛辛那提）LEAP 1A和1B測試系統的兩家供應商之一，該系統用于波音737 MAX和空客A320neo系列等單通道飛機。

為此，GTS正在建造售后測試吊艙，出售給美國聯邦航空局和航空公司等客戶，以便在使用后測試飛行發動機。

 

多布森解釋說：“這些結構很復雜，由復合材料和金屬制成。”。每個機艙的主喇叭口、整流罩、船尾和替代推力反向器由東麗2510碳纖維12K平紋預浸料層和Flexcore蜂窩芯組合而成，采用碳纖維復合材料模具制造，以匹配熱膨脹系數。

 

多布森補充道：“LEAP對我們來說是一個令人興奮的項目。我們將在未來10年內建造30-40吊艙。”

吊艙和推力反向器制造商專注于優化傳統的手工疊層，著眼于自動化和封閉成型的未來應用。

波音公司一個大型機翼下吊艙有鉸接面板，可以打開進行噴氣發動機檢查。注意前部的進氣罩和唇緣。

正在用英瓦鋼凹模制作吊艙面板。激光投影有助于鋪層。

Goodrich一張分解圖顯示了組成機艙的各種部件。

Goodrich聲學面板的特寫，顯示了堆芯堆積和有助于衰減噪聲能量的穿孔。

 

飛機吊艙的平滑形狀，即圍繞噴氣發動機的結構，掩蓋了其潛在的復雜性。在提供空氣動力學外殼以實現最小阻力的同時，吊艙還具有除冰能力、噪音衰減和反向發動機推力制動機制。復合材料發動機吊艙于20世紀70年代中期首次構思和制造，旨在減輕重量，提供更好的發動機燃油經濟性，更重要的是，衰減發動機噪音，以滿足日益嚴格的機場噪音法規。如今，大多數商用飛機，特別是那些具有遠程能力的飛機，都配備了復合材料發動機的吊艙。

 

吊艙和反推器是一項大業務：Goodrich（前身為吊艙先驅Rohr股份有限公司，位于美國加利福尼亞州Chula Vista）的研發總監尼格爾·巴克（Nigel Barker）表示，包括商業運輸、公務機和通用航空飛機在內的總市場規模每年約為28億美元。研究公司簡氏信息集團指出，目前波音和空客飛機每年約需要1000個發動機吊艙。主要制造商包括古德里奇（Goodrich）航空結構公司；波音公司（美國堪薩斯州威奇托市威奇托分部）；NORDAM集團（美國俄克拉荷馬州塔爾薩）、GKNAS（前身為GKN Westland Aerospace，美國密蘇里州圣路易斯和英國懷特島）；Vought Aerospace（美國得克薩斯州達拉斯）；Middle River Aircraft Systems（MRAS，馬里蘭州巴爾的摩，美國），通用電氣的一個部門；以及斯奈克瑪集團（包括前商務噴氣發動機機艙制造商Hurel Dubois）的新部門Hurel Hispano。Hurel Hispano為空中客車公司（法國Meudon la Foret Cedex）制造吊艙結構。許多小型公司在美國聯邦航空管理局的監管下生產備件和替換件。（FAA）型號合格證。

 

在這里，CW深入了解了這些復雜結構的構造與三家頂級吊艙制造商進行了交談，了解了傳統疊層之外的制造策略。

 

01

吊艙概述

簡而言之，吊艙類似于汽車的引擎蓋。吊艙呈圓柱形，是噴氣發動機的外部空氣動力學光滑覆蓋物。吊艙環繞并包裹發動機——前部或進氣口較寬，后部或后端較窄。作為背景，噴氣發動機通過進氣口吸入空氣。部分空氣在燃燒室中被壓縮和燃燒，并作為高速排氣射流排出。大量的空氣繞過燃燒過程，由高速內部風扇（如風扇）通過旁通風扇管道向后推動。旁通空氣與熱堆芯排氣混合，以更少的燃料消耗和更少的噪音獲得總推力。

 

吊艙的前三分之一，稱為進氣口，是一個輪廓平滑的開口，將空氣引導到發動機的風扇和壓縮機葉片中。雖然進氣口主要是復合材料的，但前緣（稱為唇形蒙皮）通常是金屬的，因為地面車輛或著陸過程中揚起的碎片可能會造成損壞。進氣口通常有一個內置的除冰系統，由發動機的熱空氣加熱，以防止結冰。中間的三分之一是風扇罩，這是一個圓柱形套筒，覆蓋著風扇和壓縮機以及發動機的燃燒室部分。這種整流罩通常具有兩個、三個或更多鉸接面板，可以升起進行發動機檢查和維護。在整流罩上切割了一些小檢修門，以方便對關鍵發動機部件進行目視檢查。

 

吊艙后部第三個也是最復雜、負載最大的部分是推力反向器。顧名思義，推力反向器將噴氣發動機排氣和/或旁通空氣的流動從后向前重新定向，以便在著陸或拒絕起飛時減速。

 

一般有兩種類型的推力反向器：1）“桶”或“目標反向器”，像蛤殼一樣打開，阻擋發動機核心排氣和旁通空氣，并將其向前重定向，或2）“級聯”型反向器，其中大面板（“transchols”）向后平移，暴露出一個開放的網格或級聯，只有旁通空氣通過它被重定向。Barker是配備機身安裝發動機的公務機和商用飛機上的典型代表，如麥道MD-80，而級聯型則出現在機翼下發動機吊艙上，如波音737、747、757、767和777。

 

NORDAM集團NORDAM吊艙/推力反向器系統部門的技術銷售經理凱文·杰克遜（Kevin Jackson）表示，選擇復合材料用于吊艙有幾個原因：最明顯的是重量。杰克遜解釋說：“大多數公務機都有后置發動機，盡可能遠離重心。通過使發動機吊艙和推力反向器更輕，它不僅減輕了發動機位置的重量，還減輕了飛機的整體重量，因為你不必在機頭增加那么多的重量來平衡飛機。”

 

吊艙，特別是推力反向器，必須足夠堅固，以承受飛行和制動過程中的空氣載荷，但據杰克遜說，“如果我們使其足夠堅硬以抵抗偏轉，通常它會足夠堅固以承受這些載荷。”古德里奇的巴克說，偏心載荷甚至更重要。他說：“如果發動機失去了一個風扇葉片，不平衡的風扇會在進氣口產生比飛行中看到的任何東西都更大的力。”。“你還必須考慮沖擊載荷，例如，如果發動機中的管路破裂，可能會出現沖擊載荷，以及聲學振動疲勞和拒絕起飛空氣載荷。吊艙設計實際上是在許多不同性能要求之間的權衡。”

 

耐溫性是另一個設計驅動因素，特別是對于推力反向器。威奇托Strut、機艙和復合材料責任中心應力工程組的波音公司邁克·博格曼（Mike Borgman）表示，較冷的旁通空氣往往會使吊艙和推力反向器面板與熱芯排氣通量隔絕，使用高溫（177°C/350°F固化）環氧樹脂成為一種合適的選擇，只要發動機附近的零件得到隔熱保護。“但是，即使有我們的絕緣保護，我們也接近環氧樹脂的使用閾值。當然，我們希望擺脫絕緣的重量和費用。需要一種使用溫度甚至高于BMI（雙馬來酰亞胺）的復合樹脂系統。聚酰亞胺和高溫低聚物具有潛力，但材料成本和加工困難目前限制了它們的使用，但我們一直在尋找使用溫度更高的材料。”威奇托大學副技術研究員約翰·韋爾奇補充道，“美國國家航空航天局等研究機構正在繼續推進材料系統。”

 

降低飛機噪音的壓力越來越大，這促使制造商將聲音衰減特性納入吊艙和推力反向器結構中。雖然一些面板和較小的檢修門是實心層壓板，但大多數零件是結構芯夾芯板，專門設計用于吸收聲能，但強度足以在發動機和飛機之間傳遞載荷。與發動機氣流接觸的內板蒙皮上開有數千個孔，直徑通常在1毫米/0.04英寸的范圍內。穿孔有助于通過阻尼能量響應來衰減噴氣發動機的噪音，將聲音引導到蜂窩芯中，而不是呈現一個簡單地偏轉聲音的堅硬表面。大多數供應商在蜂窩芯中添加穿孔內隔膜或多孔層，有效地將蜂窩數量加倍，以實現更大的噪聲抑制和更寬的衰減頻率范圍。使用各種專有方法對芯進行“消毒septumized”，例如將芯浸入樹脂中或將材料夾在兩層或多層蜂窩層之間。

 

吊艙是由多個不同厚度的彎曲面板零件組成的復雜組件，這些零件安裝在一起以包圍發動機。制造商通常在陰模和陽模中手工鋪設面板。例如，波音777的級聯式推力反向器由光滑的外套筒（最終涂漆）組成，外套筒可以是夾層板或帶加強筋的實心層壓板；如上所述的內部聲學襯里夾層板；以及與發動機燃燒室相匹配的較小內壁組件。內壁和外部/聲學面板之間的間隙形成旁通空氣的管道。所有零件都配有復合材料和金屬接頭的組合，可以連接到發動機上。此外，這些面板還支持與發動機功能相關的液壓軟管、電氣和空氣管路。金屬網通常包含在外套層壓板中，用于雷擊保護。發動機用螺栓固定在吊掛結構或支柱上，該結構或支柱是飛機結構機身的一部分，機艙面板的形狀適合安裝在吊掛上。

 

02

設計和制造效率簡化了手工疊層

波音公司既是吊艙的買家，也是吊艙的制造商。雖然其商用飛機的許多零件，包括一些機艙零件，都分包給了一級供應商，但波音公司的威奇托分部為747、757和767飛機制造和組裝吊艙組件，并為NG737（下一代）和777型號制造和組裝推力反向器。該公司采用既定的吊艙制造方法，使用標準合格的材料，但增加了創新的轉折點。

 

737NG和777推力反向器總監道格·斯科特（Doug Scott）表示，威奇托集團為推力反向器制造零件，這些零件適用于所有“三大”噴氣發動機供應商——通用電氣、普惠和勞斯萊斯。“我們在金屬方面有著悠久的歷史，但在復合材料方面，我們正在走下坡路，在成本基礎上與金屬競爭——我們實行精益制造，并與供應商合作，以降低成本和周期時間。”

 

韋爾奇說，復合材料吊艙組件的設計是為了快速制造，通過整合實現了最低的零件數量，同時最大限度地降低了零件的復雜性。當前的轉接頭組件集成了大量在先前設計中作為單獨組件存在的零件。韋爾奇說：“我們的NG737和777轉筒設計將零件數量減少了66%，同時重量減少了25%，組裝時間減少了22%。”。手疊工藝已盡可能簡化。一個專門的材料切割和配套區域配備了幾個自動切割臺，可以根據需要準備零件套件。這些套件被包裝并交付給技術人員，技術人員將材料鋪在凹形和凸形的金屬因瓦模具中。斯科特說，材料來自“典型的供應商”，他的材料在大多數波音飛機項目中都是合格的。來自Laser projection Technologies股份有限公司（美國新罕布什爾州倫敦德里）的激光投影系統能夠實現有效的鋪層。

 

波音威奇托公司在內部為吊艙零件生產自己的工具。博格曼說：“我們目前的趨勢是使用殷鋼工具。”。“與碳纖維復合材料工具相比，它們具有生命周期優勢，并且在部件表面積上提供了更均勻的固化溫度分布。我們發現，在大型熱壓罐中固化大型部件時，這對于保持一致的零件質量非常重要。”

 

斯科特指出，他的公司的一項制造創新是在整個制造過程中為每個零件專用一個工具——從制造到固化再到最終加工，零件一直留在一個工具中直到完成。斯科特說：“我們可以通過這個程序控制零件的變化。”。“通過從疊層工具中取出零件并將其放置在不同的銑削夾具中，可以引起變化。”

 

波音公司的吊艙面板采用了威奇托集團長期開發的噪音抑制專利創新。該小組使用一種專有方法在面板的內層形成聲學穿孔。韋爾奇說：“我們在固化過程中在面向三明治的蒙皮上模制孔，這使得它們比鉆孔等其他方法更堅固，從而具有重量優勢。”。使用各種芯材，包括鋁、玻璃纖維和瀝青基碳纖維。波音公司的聲學隔膜是通過一種專有工藝插入的，該工藝涉及激光鉆孔以產生孔，有效地使腔室數量加倍。

 

博格曼指出，該公司在為推力反向器生產非常厚的夾層結構方面擁有專業知識，這為“阻斷門”在未部署時提供了嵌套的空間。（阻風門是阻斷旁通空氣的內板，引導其流過葉柵。）

 

博格曼解釋說：“我們通過將較厚的芯（超過3英寸）堆疊在由中間層壓板隔開的較薄芯（約1英寸）上，為它們提供了一個折疊的口袋。”。“然后，我們將厚芯加工到層壓板上，形成口袋。”為了解決原始蜂窩邊緣問題，博格曼說，在制造過程中添加了邊緣封閉材料，這樣在最終面板加工后就不需要進行邊緣修整。他指出，76毫米/3英寸厚的蜂窩可以形成高達1.1米/44英寸半徑曲線的輪廓。

 

吊艙的維修是一個巨大的考慮因素，特別是對于發動機安裝在機翼下方的飛機它容易損壞。圓形風扇罩和推力反向器面板是分段制造的（總周長的一半、三分之一甚至四分之一），可以輕松拆卸損壞的分段。但是，博格曼說，權衡的是更多的接縫，這可能會導致空氣動力學中斷。為了確保最小的空氣阻力，支撐吊艙的子結構支撐和結構接頭的設計公差很小。斯科特指出，該公司正在與威奇托州立大學國家航空研究所（NIAR）合作，不斷改進維修技術。除了與NIAR、FAA和其他實體合作進行維修研究外，波音還為機隊客戶開發了維修工具包，在波音公司人員的支持下，這些工具包可以在幾天內完成現場維修。波音威奇托工廠是美國聯邦航空局認證的維修工廠，平均每年維修200個吊艙部件。

 

斯科特說：“777吊艙的直徑與737機身的直徑大致相同。”。“我們已經將手工疊層技術作為一種很好的解決方案，但隨著我們向787邁進，我們正在研究自動化方法。”該公司還在研究新的樹脂和添加劑材料，以提高高溫性能，例如在極端高溫情況下向聚酰亞胺中添加磷酰胺。

 

03

吊艙設計的遺留問題

Goodrich通過收購飛機零部件制造商Rohr股份有限公司進入吊艙和反推器市場，Rohr是第一家生產商用復合材料吊艙的公司。古德里奇為空客A300、A310、A320和A340以及波音717提供完整的吊艙。該公司還為波音747和767生產機艙零件，并為737NG生產進氣口和風扇罩。最近，該公司被選中為日本新型軍用貨機C-X提供發動機吊艙。巴克說：“對于遠程飛機，設計被推向復合材料，以獲得重量和其他優勢，如抗除冰液腐蝕性。”。

 

與其他供應商一樣，Goodrich使用標準的工程設計工具，包括Dassault Systems（美國加利福尼亞州伍德蘭希爾斯）的CATIA、NASTRAN和PATRAN用于結構分析，以及內部開發的層壓板設計代碼。

 

巴克說，該公司的聲學面板結構，品牌為DynaRohr，采用獨特的制造工藝制造。古德里奇用一種名為NPT（新Perf技術）的“侵蝕”技術在其吊艙和推力反向器夾層板的碳纖維/環氧樹脂蒙皮上穿孔。該方法將穿孔板放置在選定的蜂窩材料（鋁、玻璃纖維、芳綸或鈦）上。使用由壓縮空氣推動的專有爆破介質來制造孔。為了在核心內制造隔膜，巴克說，一個非常精細的面積重量編織網被“粘合到核心毯中”，在每個核心單元內形成一個雙腔。他堅稱：“我們的DynaRohr聲學面板已在測試和建模中得到證明，可以抑制比其他設計更寬的聲音頻率范圍。”。

 

巴克的團隊一直在尋找新的材料和制造方法。雖然大多數制造都是在殷鋼工具中手工疊層，但被調查的公司已經研究了纖維纏繞以提高效率。今天，古德里奇正在試驗液體成型技術，包括樹脂薄膜注入（RFI）和樹脂傳遞模塑（RTM），以降低成本，這些技術基于為美國宇航局可重復使用的航天運載火箭建造的一些成功的原型零件。巴克說，一種密封蜂窩芯材料以防止樹脂進入的專有方法已經完善，因此該芯可用于RTM工藝。“一種新的制造方法很難引入現有的項目。我們目前正在制造小型檢修門和其他小零件，以獲得認可。”

 

在材料方面，該公司研究了高溫聚酰亞胺樹脂在推力反向器內板和發動機核心罩中的應用。這些包括蜂窩夾層聲學結構和中空、帽狀加強、實心層壓板?？拷l動機核心和噴氣發動機排氣口的區域的溫度可達315°C/600°F，這些零件傳統上由鋁板或碳/環氧樹脂制成，并用隔熱毯保護。巴克說，當飛行測試超過5000小時時，碳/聚酰亞胺部件“嚴重微裂紋”。“但我們正在繼續尋找能夠承受這種工作溫度的復合材料。”

 

巴克說，古德里奇是商用飛機復合材料維修委員會的成員，其所有產品都包括“維修計劃”。他說：“我們擁有廣泛的產品支持網絡，包括航空公司的代表和結構維修手冊，以幫助促進所需的維修。當然，我們可以在美國、歐洲和亞洲的工廠進行更大的定制維修。”。巴克報道稱，CACRC航空公司運營商成員正在倡導使用單一的維修材料和簡化程序，并且正在朝著這個目標取得進展。

 

04

商務機市場

另一方面，NORDAM是商用和小型噴氣式飛機發動機吊艙和推力反向器的最大制造商，也是一家大型維修廠?？蛻舭ㄈ辜{、達索、灣流和龐巴迪。該公司生產多種類型的吊艙組件，一些是全金屬的，一些是金屬/復合材料的，還有一些是全復合材料的。

 

NORDAM的零件采用開放式因瓦鋼生產工具，使用由Cytec公司（被索爾維-Solvay收購）和Hexcel（美國加利福尼亞州都柏林市）提供的177°C/350°F固化碳/環氧樹脂預浸料。因瓦鋼工具是首選，因為其生產率相對較高，每年生產的零件數量較多。Jackson報告稱，該公司使用Gerber Technology股份有限公司（美國康涅狄格州托爾蘭）的自動切割和配套工作臺來準備鋪放材料套件。VISTAGY股份有限公司（美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆）的FiberSIM層壓板設計軟件與該公司的CATIA設計程序和Virtek Laser Systems股份有限公司（加拿大安大略省滑鐵盧市）激光投影系統對接，以便于在模具中疊放。

 

所有復合材料吊艙和推力反向器零件都在該公司的兩個大型生產熱壓罐中固化。后固化后，在定制的夾具中鉆出聲學夾層板的內蒙皮，以產生在蜂窩芯上對齊的孔，從而抑制噪聲。杰克遜說，目前，該公司沒有在核心中添加隔膜。

 

NORDAM即將推出一種新的推力反向器產品，該產品由碳纖維/BMI預浸料和玻璃纖維蜂窩芯制成。“我們的環氧樹脂的熱/濕使用溫度約為138°C/280°F，” 杰克遜說。“有了BMI，我們可以走得更高。”盡管BMI預浸料的成本明顯更高，但與它所取代的金屬部件相比，新的推力反向器每架飛機節省了400磅，從長遠來看，這將轉化為整體飛機成本的節省。

 

NORDAM在行業中有些獨特，因為它擁有一個主動發動機和推力反向器測試設施，不僅能夠測量高達24000磅的發動機推力水平，還能夠測試安裝的吊艙和推力反向者組件。杰克遜說：“由于我們位于美國，到目前為止，我們還沒有對設施施加噪音限制。”測試塔架可以測量吊艙組件的壓力、溫度、應變和振動，并可以確定符合美國聯邦航空局要求的靜態噪音水平。

 

該公司還通過了FAA認證，可以在塔爾薩總部以及英國新加坡和南威爾士進行維修和維護。NORDAM還與NIAR的維修和材料認證計劃保持聯系，目前正在使用NIAR的測試實驗室來鑒定復合材料。

 

通過優化手工疊層，吊艙制造商正在生產針對多種性能要求設計的高性能零件，但自動化和先進的高溫材料可能是選擇。

 

補充圖片

原文，1.《 Designing and manufacturing turbine test nacelles 》

2. 《Nacelle manufacturers optimize hand layup and consider closed molding methods》

楊超凡