AFRL 评估编织、SMP 工具和 VARTM 以用于未来更低成本的发动机进气管
美国空军 2030 年科技战略的一部分包括大规模部署低成本无人机系统，以协助未来的交战。为了实现这一愿景，必须确定新的制造策略，以支持以比目前使用传统工艺更低的成本快速制造高质量航空航天部件。
空军研究实验室（AFRL，美国俄亥俄州代顿）的制造和工业技术部门以及位于美国俄亥俄州的 Cornerstone 研究集团（代顿）、A&P Technology（辛辛那提）和 Spintech LLC（Xenia）的承包商团队进行了研究量化用干纤维编织预制件和真空辅助树脂传递成型 (VARTM) 代替传统预浸料手糊来制造 11 英尺长的 S 形复合材料发动机进气管的好处。
飞机发动机进气管提供持续的空气供应，以防止发动机的压缩机失速。入口必须产生尽可能小的阻力。气流供应的最小间隙会导致严重的发动机问题以及显着的效率损失。如果进气管道要提供足够的空气和最小的湍流，它必须干净无瑕。
S 形入口管道的新型制造方法取代了多件式钢芯轴上的手糊预浸料，然后采用自动编织工艺代替干纤维进行高压釜固化。非常重的多片钢心轴被轻型单片形状记忆聚合物 (SMP) 心轴取代。干法编织碳纤维使用VARTM与低成本的环氧树脂和烘箱固化加工成复合结构。
该团队完成了对编织结构的分析，以及 SMP 成型工具和 SMP 心轴的制造，该工具在预成型编织过程中用作工具。由于 S 形入口管道的几何形状复杂，因此需要多次迭代来优化编织机设置并最大限度地减少复合材料起皱。总共将制造四个进气管，并将旧零件的成本和生产时间与新设计进行比较。
“我们相信，引入可重复使用的形状记忆聚合物心轴以及自动编织工艺和基于烤箱的 VARTM 复合固化将显着降低成本和周期时间，”低成本 Attritable Aircraft 的制造负责人 Craig Neslen 说AFRL 制造和工业技术部门的技术计划。 “量化制造优势和验证结构完整性对于建立积极的商业案例以及说服设计师和制造商将新材料和工艺纳入未来低成本发动机进气管设计至关重要。”
最终的进气管将交付给美国空军，以进一步整合到 AFRL 航空航天系统局内的补充机身设计和制造计划中。航天飞行器事业部将进行一体化编织机身和进气道结构的静地试验。
“虽然我们还没有定义磨损容差对设计标准和由此产生的制造材料和所使用工艺的所有影响，但我们确实有一个基线，其中包含强度和刚度的阈值要求，我们将通过全尺寸机身地面测试进行评估， ”航空航天飞行器部门的航天工程师雷·费舍尔说。
AFRL 是美国空军的主要科学研究和开发中心。它在为我们的空中、太空和网络空间部队领导发现、开发和整合负担得起的作战技术方面发挥着不可或缺的作用。 AFRL 拥有九个技术领域的 11,000 多名员工和全球 40 个其他业务，提供从基础研究到高级研究和技术开发的多样化科学和技术组合。如需更多信息，请访问：www.afresearchlab.com。
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