复合材料零件 瑞士:未来的发动机

| Author / Editor: Luca Meister / Lisa Saller, Lisa Saller

过去十年来乘客航空旅行增长超过50%。但由于高效发动机的出现,燃料消耗 同比增长3%。

测试飞行中搭载Rolls-Royce演示发动机的波音747-200(右二)。
测试飞行中搭载Rolls-Royce演示发动机的波音747-200(右二)。
(Photo: Rolls-Royce plc)

2011年每天有84000次航班,截至2030年这个数字预计增长到大约17万次。显然必须增强飞行器发动机的效率来进一步满足燃料增长的需求。

发动机越高效意味着发动机越大-但发动机越大也就越重,这就是使用轻型材料比如复合材料零件或铝是有益的原因。

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复合材料做成的环形填料

现在发动机从发动机进气口的大型叶片中产生的所谓旁通流中产生80%的推力。在叶片之间有空气动力填料,它们具有重要的作用:它们确保最佳的气流和密封,并免受外来物体的影响,比如冰雹和飞鸟。工作时,它们接触到强大的离心力。现在环形填料是用铝做成的。由于质量原因,精制的零件是用单个铝块冲压成型的,因此单位成本非常高。

成功的团队

在持续三年的项目中,IWK(拉博斯维尔工程与建筑学院材料工程与塑料加工研究所)加盟Rolls-Royce和奥地利公司FACC来开发用复合纤维制成的零件。这个得过奖并有部分专利权的设计减少了重量,可在大批量生产时节省成本。

作为客户,Rolls-Royce规定了要求和技术框架条件;IWK制定了概念,并设计了所有的零件和流程,FACC在项目结束之前生产了一系列试点的填料。

在开发填料期间,IWK采用数字模拟和优化组合。这包括使用有限元素法的结构模拟来确保零件功能可靠。同时使用IWK开发的软件来设计并优化生产流程。使用树脂传递模塑成型(RTM)法生产填料:这涉及插入上面工具和下面工具之间腔体并用液体树脂系统灌注的干碳纤维。

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