通过新的、不同的和困难的

像许多制造复合材料零件和结构的公司一样，Van Horn Aviation（美国亚利桑那州坦佩市 VHA）在接触这种材料时几乎没有什么经验和知识，但具有帮助客户解决问题的内在愿望、愿意学习和乐于助人渴望推动公司向前发展。具有讽刺意味的是，对于 Van Horn Aviation 来说，它始于 推进 ler - 或者更准确地说，是转子叶片。

Jim Van Horn 于 2000 年在坦佩创立了这家公司，他的商业计划很简单：为仍在服役但不再生产的直升机设计和制造替换金属旋翼桨叶（尾翼和主旋翼）。这似乎是个好主意。贝尔 (Ft. Worth, TX, US) UH-1 Huey 例如，世界上最畅销的直升机之一已经停产，但仍有数千 在役单位数。 VHA 研究了这架飞机的尾桨叶片，并看到了一个有利可图的机会，不仅可以设计替代品，而且可以设计更好 替代品。然而，VHA 在转子叶片设计上花费的时间越多，就越明显地表明，真正优化的叶片设计需要使用复合材料。

只有一个问题，VHA 总裁迪恩·罗森洛夫 (Dean Rosenlof) 说，他在 18 年前开门后不久就加入了公司：“我们在复合材料方面的经验为零。为了掌控自己的命运，我们知道最好将这种能力带入内部。我们对设计负有足够的责任；我们必须有足够的责任才能做到这一点。”

设计公司如何转型为没有复合材料制造背景的复合材料制造商？ “一切都与材料供应和供应商有关，”罗森洛夫指出。事实上，VHA 依靠几家知名复合材料供应商来帮助公司推出其复合材料专业知识：Toray Composite Materials America Inc.（美国华盛顿州塔科马）、Evonik Foams Inc.（美国阿拉巴马州西奥多）和 3M（ St. Paul, MN, US) 粘合剂。 Rosenlof 说，最终，VHA 不得不自己找出复合材料，并逐渐建立自己的复合材料专业知识。

Rosenlof 指出，VHA 花了十多年时间完善其复合材料能力。在此过程中，它因设计和制造超出 OEM 规格的高质量、高性能、高效率转子叶片而享有盛誉。因此，VHA 是 Bell 认证的替换叶片供应商——这是一家受到严密保护和高度垂涎的直升机制造商的祝福。今天，VHA 拥有三款成熟产品：Bell 206B3 Jet Ranger 的主旋翼桨叶 , Bell 206B3/OH-58 Jet Ranger 的尾桨叶片 , 和传统的 UH-1 Huey 尾旋翼桨叶。

在生产车间

在审查 VHA 的业务战略和地位后，Rosenlof 领导 CW 走出公司的生产车间，该公司 28 名员工中的大多数都在这里工作。途中，他点出了一些代表VHA“秘方”的设计工程师。他指出，VHA 尤其擅长优化使其产品引人注目的各种设计参数。这些包括升力和阻力系数 ，投球时刻 和振动 .

Rosenlof 解释说，直升机飞行员对旋翼叶片传达给直升机操作和飞行的“感觉”高度敏感，因此 VHA 花费大量时间对其设计进行飞行测试以验证性能。

“旋转叶片是一个张力场——离心力，”他指出。 “而且复合材料在该领域的表现与金属刀片不同。”事实上，直升机旋翼桨叶是世界上少数随着重量减轻而失去优势的复合结构之一。 Rosenlof 称其为“重量柏忌”，也就是说，转子叶片足够 表现与全金属替代品不同。正因为如此，Rosenlof 说，VHA 的所有叶片都经过过度设计，以增加系统的重量。

最重要的是，他说，“航空航天业的人们讨厌变化”，这意味着从金属旋翼桨叶到复合旋翼桨叶的转换在理想情况下应该保持飞行员习惯的性能特征。这是一种微妙的平衡，但一个 VHA 管理得很好。然而，最重要的是安全，在这方面，该公司表现出色。 “测试和开发过程中的失败帮助我们重新设计更好的叶片，”罗森洛夫说。 “我们擅长这一点。当我们进入市场时，首先要对飞机和机组人员不造成伤害，然后再看性能改进。这是我们的工作。”

这次巡演将工程师们抛在脑后，来到了转子叶片生产区。与许多复合材料车间一样，VHA 的制造始于层板切割，这是在 Eastman Machine（美国纽约州布法罗）提供的 3 米长自动平板切割系统上完成的。大多数预浸料 VHA 使用的是 Torayca 2510 的单向版本，它基于 Toray 的 T700G 12K 丝束碳纤维。在其转子叶片的外层，VHA 使用 Torayca 2510 的平纹编织版本，该版本基于 Toray 的 T700S 12K 丝束碳纤维。 Rosenlof 表示，VHA 对 2510 预浸料有很好的经验，该预浸料可以在高压釜内或在高压釜外加工，由东丽作为商品现货供应，并且可以从纤维制造商处轻松获得。

当它们从桌子上下来时，它们被组装好并准备好上篮，这是下一步，在相邻的洁净室中进行。所有 VHA 转子叶片均采用夹层结构，包括由 Torayca UD 层包围的赢创 Rohacell 泡沫芯。 VHA 最初在内部加工核心，但最终将其外包给赢创，后者在其位于美国阿拉巴马州莫比尔的工厂进行加工。

上篮是手工完成的。主转子叶片放置在房间中心的大型复合模具中。尾桨叶片放置在立式工作台上。铺层放置由模具上的标记引导。对于碳纤维与泡沫直接接触的区域，例如倍增器和翼梁，在泡沫中预切有凹陷区域以引导放置。 VHA 在其所有转子叶片上都使用了衬板，包括在某些地区使用 Airtech（美国加利福尼亚州亨廷顿海滩）的 Airpad 未固化非硅橡胶，可将其制成压力衬板和柔性心轴。

VHA 制造的每个转子叶片都包含一个钛夹具，用于将转子叶片连接到转子叶片桅杆上，该夹具是每个叠层的关键部分。这些固定装置由 VHA 内部制造，需要在其周围增加额外的层片以保持转子叶片的完整性。

完成的转子叶片叠层被转移到 VHA 的两个高压釜之一旁边，每个高压釜长约 7.3m。 Torayca 环氧预浸料 VHA 使用需要标准 121°C 固化。

固化后，转子叶片被转移到机械车间，在那里它们被修整到最终尺寸。转子叶片中使用的几乎所有金属部件，包括用于转子叶片前缘的钛固定件和镍耐磨条，也是在机加工车间制造的。 VHA 操作两个立式 CNC、两个卧式 CNC 和 OMAX（肯特，华盛顿州，美国）水刀切割机。三个 CNC 由 Haas Automation Inc.（美国加利福尼亚州奥克斯纳德）提供；一种由 DMG Mori Seiki（日本名古屋）提供。

最后，VHA 对其制造的转子叶片进行严格测试，并拥有各种夹具和测试机器，旨在评估从叶片平衡到强度和刚度特性的所有内容。 VHA 还拥有自己的 Bell 206B 直升机，用于评估动态旋翼桨叶特性，包括对飞行员来说非常重要的“感觉”。

当CW 然而，在询问无损检测 (NDI) 时，Rosenlof 指出 VHA 没有这样做。 “我们拥有依赖于流程的质量，”他说。 “我们监控温度、压力和时间，只要我们符合这些规范，我们就能制造出优质的转子叶片。” Rosenlof 还指出，VHA 的大部分流程和质量控制都侧重于上转子叶片表面的公差，因为这是转子叶片的“功能”侧，对转子叶片性能最关键。

后续步骤

VHA 的转子叶片工作尚未完成。该公司已经在开发新产品，包括用于双引擎双叶贝尔 212 和双引擎四叶 Huey 的尾桨和主旋翼桨叶。 - class Bell 412。 Rosenlof 补充说，VHA 正在研究可以提高制造效率的共固化技术。

在我们的参观结束时，Rosenlof 指出，尽管 VHA 是一个相对较小的企业（其管理人员和员工总数为 30 人），但该公司已经为自己创造了一个与许多其他公司不同的利基市场，它通过大胆和大胆地实施复合材料制造能力来实现这一目标。信心十足地。这个与 VHA 一样强大的利基市场并非简单构建，从这个意义上说，它是值得的。 “我们是，”他打趣道，“一个 18 岁的年轻人一夜成名。”