推进多功能机身演示器 (MFFD)

燃料排放和能源消耗的减少，以及以每月至少 60 架的速度生产单通道商用飞机的能力，正在推动 Clean Sky 2 欧洲伙伴关系为下一代飞机在 2035 年及以后起飞的技术开发.轻质复合材料和更快、更环保的制造工艺正在使这些目标成为现实，尤其是多功能机身演示 (MFFD) 项目。

该项目的主要交付物是由空中客车公司（德国汉堡）与学术界和航空业合作伙伴牵头的，它是一个 8 米长的热塑性复合材料单通道商用飞机机身筒体演示器，将由以下公司生产2022. MFFD 是 Clean Sky 2 的大型客机 (LPA) 创新飞机演示平台 (IADP) 中正在生产的三个全尺寸机身部分之一。

MFFD 项目始于 2014 年，其目标包括：

• 实现每月 60-100 架飞机的生产率
• 将机身重量减轻 1,000 公斤
• 将经常性成本降低 20%。

为实现这些目标，正在完成数十个单独的项目和工作包，生产两个主要结构：上机身外壳和下机身外壳，它们将焊接在一起以形成最终的演示器。事实上，通过焊接进行无尘连接（无紧固件或孔）是该计划的主要组成部分之一。两半均由 Toray Advanced Composites（美国加利福尼亚州摩根山）的 Toray Cetex TC1225 低熔点聚芳醚酮 (PAEK) 碳纤维热塑性预浸料制成。根据 Dr.-Ing。德国航空航天中心（DLR；德国奥格斯堡）连接和装配技术负责人 Lars Larsen 将测试不同制造技术的使用。

MFFD 的机身下部部分是通过 STUNNING（智能多功能和集成热塑性机身）项目生产的，该项目本身下面有许多项目（例如 MECATESTERS，专注于感应焊接）。下部将包括带有焊接纵梁和框架的下机身外壳、客舱和货舱地板结构以及相关的内部和系统元件。

STUNNING 由 GKN Fokker（荷兰帕彭德雷赫特）领导，主要合作伙伴 Diehl Aviation（德国劳普海姆）、荷兰航空航天中心（NLR；荷兰阿姆斯特丹）和代尔夫特理工大学（TU Delft；荷兰代尔夫特）。该项目旨在进一步成熟自动化装配工艺、热塑性塑料制造和焊接技术、集成设计和制造开发以及先进的电气系统架构。

GKN Fokker 项目经理 Bas Veldman 博士说：“我们的行业影响有两个方面：我们应用于演示器组装的自动化水平，以及开发生产零件的可持续方法。

根据 Veldman 于 2020 年 2 月发表的一篇论文，下机身的模块化组装是实现快速生产时间目标的关键。为了制造机身的主蒙皮，由碳纤维/热塑性预浸料制成的大型预成型件由超声波或激光加热的自动铺带 (ATL) 机铺放，但不进行原位固结。细节由自动纤维铺放 (AFP) 机器铺设。然后机器人将预制件放入阴型固结模具中，装袋后，外皮在高压釜中固结。据 Veldman 称，高压釜外工艺也正在研究中。纵梁和框架将焊接到蒙皮上。

“最初，计划是在今年生产所有零件，”Veldman 说，但由于与冠状病毒相关的延误，“现在也正在过渡到明年。但我们确实有相当多的零件现在已经完成，”包括许多较小的冲压成型零件，如夹子、支柱和支架，这些零件将用于连接飞机座椅和其他部件。强调可持续制造，Veldman 补充说，一些夹子是通过一个名为 ECO-CLIP 的 Clean Sky 2 项目由演示器上其他部件的重复使用边角料制造的。

从 2020 年初开始，生产 8 米长上壳的财团包括空客、Premium Aerotec（德国奥格斯堡），这是工业和结构设计的领头羊； DLR，负责蒙皮铺层和焊接技术开发；以及生产纵梁的 Aernnova（西班牙维多利亚-加斯泰兹）。

Larsen 说，为了让航空航天业过渡到更昂贵的热塑性材料，“我们必须证明我们可以在生产过程中节省成本。”上半财团正在开发新型先进纤维铺放 (AFP) 技术，特别是碳纤维/PAEK 蒙皮铺层的原位固结，以及用于集成纵梁、框架和结构的连续超声波焊接和电阻焊接的工业化其他组件，提高安全性并降低成本。 DLR 将首先建造一个 1 米长的预演示器测试外壳，以在建造全尺寸演示器之前验证技术，并计划在 2020 年底前制作预演示器外壳的外壳。纵梁定于 2021 年初。

两半的全尺寸版本预计将于 2021 年底完成。完成后，它们将被焊接到弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所 IFAM（德国斯塔德）的最终演示器中。