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Hexcel与A&P携手NIAR,共建编织复合材料结构FAA认证框架

2025-09-15 16:201940
  为推动美国国防部(DOD)军机实现高性价比、高量产效率的复合材料结构制造,Hexcel公司(美国康涅狄格州斯坦福德市)正与A&P技术公司(美国俄亥俄州辛辛那提市)展开战略协作,双方联合参与由美国空军研究实验室(AFRL)资助的 “经济可持续组件建模”(MASC)研究项目,并携手威奇托州立大学国家航空研究中心(NIAR,美国堪萨斯州),共同开发基于Hexcel IM7 24K碳纤维与1078-1树脂体系的编织复合材料结构认证方法。


Hexcel 美洲区及全球纤维业务总裁林登・史密斯表示:“我们与 A&P 技术公司的合作,是在高量产效率交付符合适航标准的关键复合材料预成型体领域迈出的重要一步。通过将我们先进的纤维与树脂技术,与A&P技术公司的编织工艺专长相结合,我们正为下一代高性能军用及商用飞机结构的研发提供助力。”


A&P技术公司凭借其自主研发的编织设备生产线,专注于工程编织增强材料制造,目前已具备高量产效率生产大型飞机编织复合材料结构的能力。此次合作的核心目标之一,是制定可被美国联邦航空管理局(FAA)认可的复合材料规格标准、设计数据及认证方法 —— 这一成果将推动商用飞机制造商采用这种高性能、低成本、高量产的预成型体及零部件制造技术,同时助力该技术在军用飞机平台的落地应用。


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编织技术降本增效,已应用于军机部件制造


目前,霍桑复合材料公司(Hawthorn Composites,美国俄亥俄州迈阿密斯堡市)已采用这种编织与树脂灌注工艺,为克拉托斯 XQ-58A “女武神” 无人机生产进气道。此前,在 “易耗飞机主结构制造设计”(DMAAPS)项目框架下,霍桑复合材料还通过类似工艺为该型无人机制造了全尺寸机翼与机身,并最终配合美国空军研究实验室完成了成功的全尺寸地面静态测试。


美国空军研究实验室的独立分析显示,相较于传统手工铺设预浸料与热压罐固化工艺,在这类零部件制造中采用编织及立体编织技术,可实现 57% 的成本节约,同时将人工操作时间减少 67%。霍桑复合材料公司首席执行官汤姆・马格拉夫(Tom Margraf)指出:“近净形编织预成型体与立体编织技术,是帮助美国国防部实现‘经济可承受的大规模军机解决方案’愿景的关键技术。”


立体编织技术的核心优势在于,能够沿零部件长度方向(包括具有复杂曲率的部件)实现可控且可预测的纤维排布变化。尽管纤维角度变化会导致材料力学性能产生差异,但这种可控的结构设计可实现性能变化的精准预测,并构建清晰的设计边界范围,为后续认证奠定技术基础。

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以复杂部件为基础推进认证,加速技术落地


此次认证框架开发将以NIAR、A&P技术公司与纤维动力公司(Fiber Dynamics,美国堪萨斯州威奇托市)联合生产的复合材料作战无人机进气道设计为基础。该进气道的复杂曲率特征,代表了一类亟需FAA认证路径的飞机结构 —— 唯有通过认证,才能充分发挥立体编织技术在量产效率上的优势。


A&P技术公司与NIAR的负责人均表示,目前已建立可实现 “每班次生产多个进气道预成型体” 的量产流程,这为认证推进与技术推广打通了关键路径。NIAR航空系统先进技术实验室(ATLAS)主任沃鲁纳・塞纳维拉特纳博士(Dr. Waruna Seneviratne)强调:“在 MASC 项目下开发的立体编织蛇形进气道,充分展现了合作伙伴的技术实力,也证明了现代编织复合材料技术对航空创新的推动作用。目前,我们正结合特定航空主机厂的反馈,为基体系统制定初步设计参数,这将大幅加快全面鉴定与认证的进程。”


A&P 技术公司总裁安迪・海德(Andy Head)对此次合作充满期待:“能与Hexcel携手推进这一计划,我们感到十分振奋。我们的联合技术,为原始设备制造商(OEM)提供了极具吸引力的解决方案 —— 可在复杂几何结构的复杂载荷路径上,快速且稳定地完成纤维铺设。该项目将验证,通过这种技术制造的结构,其建模与认证难度可媲美传统技术,同时突破传统技术在量产效率上的瓶颈。”

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