以色列的航空防御基石准备扩大全球范围

Israel Aerospace Industries (IAI) 成立于 1953 年，当时名为 Bedek Aviation Co.，即以色列国成立五年后。然后位于 Lod 机场（现称为本古里安国际，特拉维夫东南部）旁边，该公司最初拥有 70 名员工。随着以色列的发展，IAI 也在不断发展，其技术和运营也在不断进步，目前年营业额达到 40 亿美元，积压订单达 110 亿美元，员工超过 15,000 人（6,000 名是工程师）。它是以色列最大的工业园区，也是一系列国防技术的世界领先者。

尽管该公司因其按印刷制造 (BTP)/按规格制造 (BTS) 的生产能力而获得认可，但它是一家全面的国防和航空航天 OEM，可以设计完整的飞机，并进行全面的飞行认证。例如，IAI 全权负责 G150 的设计和分析、地面和飞行测试、制造和组装 和 G280 湾流航空航天公司（美国佐治亚州萨凡纳）的公务机。 IAI获得G150联合认证 公务机与美国、欧洲和以色列航空当局合作。

IAI 的复合材料业务涵盖公务机和商用飞机、无人机 (UAV) 和军用飞机的零件制造和组装。生产的零件包括垂直和水平稳定器、方向舵、机翼结构、发动机短舱、地板梁、门框、结构舱壁、肋骨和加强筋、控制面、整流罩和雷达罩。其制造能力包括预浸料手糊和自动胶带铺设 (ATL)、热悬垂成型、高压釜和非高压釜固化 (OOA)，包括液体成型工艺，如树脂灌注和树脂传递成型 (RTM)，以及复杂的粘接和组装。该公司还设计和制造自己的工具，持有所有重要的航空航天和复合材料质量认证，并通过全面的无损检测和检验提供质量保证。

IAI 将自己宣传为一站式商店，提供完整的设计和分析、工程、原型制作和生产服务以及复杂供应链的管理。其园区占地数英亩，拥有众多建筑，其中 17 座用于与复合材料相关的制造和组装。

连续波 此次参观由 IAI 营销和业务总监 Eitan Shalit、研发项目总监 Hary Rosenfeld 和 IAI 工程与开发集团复合材料和工艺经理 Zev Miller 博士带领。在参观之前，IAI 的新航空装配部门对公司进行了概述。复合材料生产大楼。

军用飞机和无人机操作

IAI 的关键复合材料项目之一是为 F-35 Lightning II 的外机翼生产碳纤维增强双马来酰亚胺上下蒙皮 喷射。专门为此项目建造的全自动装配线于 2014 年启用（图 1）。 IAI 于 2016 年 7 月庆祝向洛克希德马丁公司（美国马里兰州贝塞斯达）交付了第 10 套机翼结构，并计划到 2034 年生产超过 800 对。

该公司与洛克希德马丁公司的关系始于 F-16 军用飞机。 IAI 为几种 F-16 变型制造了垂直稳定器。该断裂关键部件的表皮采用手工铺设的单向碳纤维预浸料和高压釜固化进行打印。

该公司还为 McDonnell Douglas F-15 战斗机生产了垂直稳定器和方向舵，现在由波音公司提供支持，它使用硼/环氧树脂复合材料。西科斯基（美国康涅狄格州斯特拉特福）UH-60黑鹰 作为直升机水平稳定器，IAI 为 2 米长的整体复合材料箱开发了一次性碳纤维增强聚合物 (CFRP) 预浸料工艺。与之前的金属组件相比，这种飞行关键型结构的重量和成本降低了 20%。 IAI 在 2003 年的 9 个月内参与了从设计到首次交付的整个过程，迄今已在其南部贝尔谢巴的 RAMTA 部门生产了 1,500 艘船。

IAI 在无人机的设计和生产方面拥有丰富的经验，首先是 Scout 1978 年的遥控飞机系统 (RPAS)。Scout 紧随其后的是先锋 , 游侠 和猎人 飞机，全部采用 100% 复合结构，使用湿叠层碳纤维织物/环氧树脂表皮和蜂窝芯制成。这后来过渡到 Evonik（德国埃森）的 CF 预浸料和 Rohacell 聚甲基丙烯酰亚胺 (PMI) 泡沫芯材。

目前的产品包括Searcher Mk III ，鸟眼 飞机家族，Panther 固定翼 和 Hovermast 100 垂直起降 (VTOL) 飞机和 Heron 无人机家族。最先进的变种，Heron TP , 长 14m，翼展 26m。它是一种中空长航时（MALE）无人机，能够在13,716m的高度飞行40小时。 “我们所有的无人机航空结构都是 100% 复合材料，”米勒指出。

商用飞机复合材料

IAI 是商用飞机 OEM 的一级供应商和湾流 G280 的主要承包商 公务机。它制造了这架绿色飞机，并将它们运往美国德克萨斯州达拉斯市的湾流完工中心。 2009 年，CW 写了 IAI 为现在的 G280 开发 RTM 方向舵 （参见“RTM 展示：一体式舵”）。事实上，IAI 设计并建造了 Galaxy/Astra 湾流于 2001 年获得了该公务机的所有权，将其标记为 G100 和 G200 ， 分别。 G280 是这条线路中最新的一条，可容纳 2 到 10 名乘客。它的外表面为 35% 的复合材料，而 G100 为 12% .

G280 水平稳定器为高压釜固化的整体结构。它包括预固化纵梁与粘合剂共粘合到 CF/环氧树脂预浸料表层。垂直稳定器是混合铝和预浸料蒸压结构，而升降机是夹层结构，使用 CF/环氧树脂预浸料皮和 Nomex 蜂窝芯。舵部件现在在 NCC（美国俄亥俄州克利夫兰的北海岸复合材料公司）生产，并在贝尔谢巴的 IAI 的 RAMTA 部门组装。 G280 翼对体整流罩使用 CF 预制件，一侧由平纹织物制成，另一侧由非卷曲织物制成，两层缝合在一起。这种预制件和 Rohacell 泡沫芯用环氧树脂灌注，并在 180°C 的烘箱中仅用真空袋 (VBO) 固化。

为增加产量而配备

IAI 有六个洁净室。其中五个（总建筑面积为 3,010 平方米）属于其航空装配部，这是复合材料零件制造和装配的主要 IAI 设施。尽管每个洁净室都专门针对其客户的独特生产需求，但所有洁净室都配备了先进的叠层技术：要么配备来自 Fives Cincinnati（美国肯塔基州希伯伦）的 16 x 3m 轮廓带叠层 (CTL) 机器，要么配备 15-来自 MTorres（西班牙纳瓦拉）的 by-3m 自动胶带铺设 (ATL) 机，或用于手动铺设的激光投影系统，由 Virtek Vision（加拿大安大略省滑铁卢）提供。

设施的其他地方：

• IAI 拥有 193 平方米的预浸料冷冻存储能力。该公司还投资了 Plataine（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）的 Total Production Optimization (TPO) 软件，不仅优化了预浸料的切割和套料，还优化了材料使用，将废旧预浸料和原材料消耗减少了 5%。此外，该软件还实现了自动化生产，从而减少了手动任务和相关的错误风险。
• IAI 的生产能力非常强大，拥有 10 台高压釜，其中 7 台属于 Aero-assemblies Div。尺寸范围从 4.5m 长和 2m 直径到最大的 14m 长和 4.7m 直径。
• 使用 Electrotherm Industry（以色列 Migdal HaEmek）的热悬垂成型机（6.9 x 2.7 x 3.1m）在固化前对预浸料叠层进行减厚。
• 对于复合材料零件的无损检测，该部门拥有不同的机器和技术：四台配备水箱浸入式相控阵超声波检测 (UT) 的机器、两台透射式超声波 (TTU) 龙门机和两台 3D 机器人系统，提供多种选择带有喷水器的广域相控阵 TTU、带有皮肤起泡器的相控阵脉冲回波（耦合到零件表面的低水流）或空气耦合相控阵 UT。

航空装配部门。还拥有三台 CNC 机器，范围为 7 x 3.5m，用于复合零件的修整和钻孔，以及用于尺寸检查的共享 CMM 设备。事业部3个涂装车间、5个装配车间，总占地面积2350平方米。

自动化 RTM

就在 Aero-assemblies Div 对面。复合材料生产设施是 IAI 的 RTM 研发实验室所在的建筑，包括一个自动预成型单元（参见了解更多）。 “这最初是为 Bell 525 开发的 直升机座椅，”罗森菲尔德说，“但我们可以适应其他类似的平台。” IAI 与 Techni-Modul Engineering（法国库德）共同开发了预成型技术，以取代预浸料的手糊。为满足直升机坠毁要求而开发的座椅设计采用了组合 的增援部队。 Rosenfeld 解释说：“座椅在撞击过程中会随着地板变形，然后必须承受最大的加速载荷。”玻璃纤维提供必要的柔韧性和抗冲击性，而碳纤维提供强度。

“这款直升机座椅旨在提供与预浸料基线相当的性能，但我们可以进一步优化它的性能和轻量化，”米勒说。该单元设置有自动材料进料站，可为自动切割机提供增强材料。来自 ABB（瑞士苏黎世）的拾放机器人然后将干燥的织物层移动到预成型工具上。开发了特殊的抓手，其中包括一个传感器，用于检查层是否已连接。机器人手臂还配有传感器，可在使用激光投影放置时检查每层的位置。相机验证层的方向和位置与参考数据库中记录的标准图像。

铸造硅胶袋在减瘤过程中提供可重复使用的真空膜，该过程进行六次。接下来，压实的预制件被转移到执行超声波修整的工具中。零件成型后无需修整。最后，将修整好的预制件放入一组匹配的钢 RTM 模具中。

所使用的树脂是来自 Solvay（比利时布鲁塞尔）的单组分 Prism EP-2400 增韧环氧树脂。首先对其进行脱气，然后使用 Isojet Equipments (Corbas, France) 提供的装置进行注射。 “通常您会花费大量时间来清洁生产线和模具，但我们一直保持注射设置非常简单，因此需要清洁的量最少，”Rosenfeld 说。将树脂加热至 80°C 以降低粘度，从而在注射过程中增强流动性和纤维浸润。 “这是完全自动化的并与印刷机同步，”罗森菲尔德指出。模具预热到 120°C，然后关闭，施加真空并注入树脂。仅使用真空使树脂流过预成型件。模具中的温度和压力都会增加，在 2 小时的成型周期中达到 180°C 和 6 bar 的压力。”模具冷却至50°C，打开，取出成品。

推进未来的复合

RTM 实验室的相邻房间设有测试设备，包括用于测试新 RTM 树脂的双组分注塑机：研发是 IAI 的一个重要重点。它拥有超过 86 欧盟资助的多方合作，包括以下内容：

• TANGO 项目，该项目展示了复合材料机身、机翼和中央机翼箱体结构。作为 TANGO 的一部分，IAI 使用非卷曲织物和 RTM 设计并制造了三个大型 CFRP 翼肋，最长可达 1.7m，具有一体式正弦波加强筋和一次性成型的法兰。
• CONDCOMP，旨在开发复合材料固化过程中的材料状态管理。
• ALCAS，旨在降低复合材料飞机部件的制造成本。
• IFATS，旨在提高飞机的自主性。

其他三个程序值得特别注意。在空客公司领导的为期 8 年的 MAAXIMUS 项目中，IAI 的任务是研究结构细节——包括帘布层落差和纵梁跳动（生产中断时的典型端接，例如机身主圆周接头）——并研究以下选项：提高强度和重量。对于每个细节，IAI 使用计算机辅助设计与工程 (CAD/CAE) 和 FEM 分析进行强度预测，设计和制造相关的测试样本，然后将测试结果与分析进行比较。最终结果用于整个计划，以帮助为未来的飞机设计和生产提供建议。

在 LOCOMACHS，IAI 是 31 家公司之一，专注于显着减少或消除复合材料机身组装中最耗时且因此成本高昂但无附加值的操作，例如检查间隙的临时组装、垫片、拆卸和工具处理。 IAI 与项目协调员 SAAB Aeronautics（瑞典林雪平）和合作伙伴 GKN Aerospace（英国雷迪奇）、土耳其航空航天工业（安卡拉）和荷兰航空航天中心（NLR，阿姆斯特丹）合作建造精益组装翼盒 (LAWiB)（参见了解更多）和更多集成翼盒 (MIWiB) 演示器。它使用 SAERTEX（德国萨尔贝克）提供的非卷曲织物 (NCF) 生产 CF/环氧树脂纵梁。这些纵梁与 NCF 蒙皮共同粘合。由此产生的零件消除了上部蒙皮-翼梁界面上的垫片并减少了紧固件数量，从而将装配劳动力成本降低了 30%。米勒看到了这些概念在其他结构上的潜在用途，包括较小的机翼和尾部。

目前，IAI在两个复合材料密集型Clean Sky 2项目中处于领先地位：OPTICOMS（小型飞机优化复合结构）和ECOTECH环保创新机身。作为协调员，IAI 正在与 OPTICOMS 团队合作，该团队包括 Piaggio Aircraft（意大利热那亚）、Coriolis Composites（法国 Quéven）、DANOBAT（Elgoibar，西班牙）和 TechniModul Engineering——展示小批量复合结构的自动化，以减少成本。 7m 长的 Piaggio Aircraft 机翼演示器具有一体成型的翼梁/蒙皮结构。正在评估各种技术，以确定最具成本效益的制造工艺。一种新方法是最终压力传递成型 (FPTM)。 FPTM 工艺由 IAI 的自动化 RTM 单元合作伙伴 TechniModul Engineering 开发，将空气或气体注入封闭的腔体，以施加高达 10 巴的压力，同时在加热的匹配模具中固化热固性预浸料。据报道，由此产生的 OOA 部件与高压釜固化的预浸料相当，但不需要注入额外的树脂，如相同合格的树脂传递模塑 (SQRTM) 工艺（参见“SQRTM 可实现净成型部件”）。

对于 ECOTECH，IAI 与 Invent（德国布伦瑞克）共同领导了一个由 12 名成员组成的联盟，其任务是开发新材料、工艺和回收技术，以减少飞机生产对环境的影响。作为之前生态设计项目的一部分，IAI 帮助选择和开发了减轻重量、成本、能源消耗、排放、危险材料和废物的技术，这些技术于 2017 年在三台演示器上得到验证，实现了 10-20% 的重量减轻与目前的做法相比，全球变暖可能减少 50% 以上。在 ECOTECH 的最后阶段，新材料和工艺技术的进一步发展将在四种演示材料的制造中得到验证——热塑性塑料、热固性塑料、金属材料和生物材料。这些演示器以及来自 OPTICOMS 的演示器将集成到由达索航空公司（法国比亚里茨）、空中客车 DS（西班牙马德里）和萨博领导的 Clean Sky 2 机身集成技术演示器 (ITD) 中（参见“热塑性复合材料演示器——欧盟未来机身路线图”）。

该公司还在探索增材制造、结构健康监测和变形机翼，以及确立其在电力推进领域的地位——它认为这是下一个航空时代。

所有这些都预示着 IAI 的未来。 “我们拥有数十年的生产经验、开发和实施先进复合材料技术的能力以及与美国和欧洲航空航天业的长期合作关系，”沙利特说。 “商业和军用航空航天市场竞争日益激烈，复合材料是一项关键竞争力。 IAI 将继续提供解决方案并帮助满足我们合作伙伴对未来增长的需求。”