客户挑战
作为推进航空航天研究任务的一部分,日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 正在开发创新技术和评估方法,以提高飞机材料、部件和结构的质量并降低成本。对于客机来说,质量意味着安全。为此,JAXA 的民用运输团队,即航空项目小组,必须绝对肯定,它采用的任何生产方法不仅可以降低成本,还可以生产出具有很高耐用性、强度和可靠性标准的产品。
不断上升的燃油成本和全球对节能的关注,催生了对燃油消耗更少的轻型飞机的强劲需求。但是,用于实现这一目标所需的复合材料部件和结构通常比传统的铝合金部件和结构的生产成本更高。Yuichiri Aioki 博士及其高级复合材料小组负责解决这一难题。具体来说,该团队专注于真空辅助树脂传递成型 (VaRTM) 的新制造技术,以探索其在低成本复合材料部件和结构生产中的潜力。他们发现,这种创新的树脂灌注工艺不仅可以生产出比传统方法轻 20% 的复合零件,而且成本也比传统方法低 20%。与典型的热压预浸料工艺相比,VaRTM 采用更流线型的单面成型工艺,无需热压罐,通过更少的零件即可形成更大、更复杂的复合材料结构,从而降低了零件成本和重量。
在证明 VaRTM 是一种有效的低成本生产工艺后,Aioki 博士和他的团队接下来必须证明 VaRTM 工艺生产的零件能够承受飞行中飞机遇到的复杂载荷情况。这项任务的一个关键部分包括力学测试。日本宇宙航空研究开发机构选择的力学测试解决方案需要足够灵活,以管理所需的测试需求,并能够提供满足实际模拟过程中多轴需求所需的高水平控制。
日本宇宙航空研究开发机构最终选择了与 MTS 合作,Aioki 博士认为,这个选择很轻而易举。他说:“MTS 是技术领跑者,在飞机部件测试解决方案方面有着可信赖的表现。公司还拥有必需的专业知识,能够精确、自信地帮助满足我们的独特需求。”
MTS 解决方案
JAXA 的力学测试计划的目标是使 VaRTM 生成的复合材料部件适应实际飞行的苛刻条件,包括高度的急剧变化。该计划包括子部件的疲劳试验,以及全尺寸机翼的静态试验。MTS 帮助 JAXA 实现了这一目标,它提供了精确的数字控制、坚固的载荷框架和作动器、先进的应用软件以及专家级的服务和支持。
对于子部件疲劳试验,MTS 提供了 311.41 型伺服液压加载架 (2500 kN),并配有可用于宽板样件测试的 647.200 型高强度液压夹具。该系统采用多功能 FlexTest® 40 数字控制器和运行有多功能 TestWare® 软件的 PC。
用于全尺寸机翼静态测试的设备包括四个紧凑型 MTS 伺服液压执行器,它们由大容量 FlexTest 200 数字控制器和运行有 AeroPro™ 控制与数据采集软件的客户端 PC 驱动。
除了高性能的硬件和软件外,Aioki 博士还认为 MTS 标定服务和现场培训对其团队的成功至关重要。“MTS 的标定服务对我们追踪实验数据非常重要。在飞机测试中,测试数据 的可追溯性有着严格的规定——不可追溯的数据将无法获批。” 关于 MTS 的支持,他补充到,“当出现问题时,MTS 的专家会及时提供我们所需的答案和指导,以确保测试按计划进行。”
客户收益
MTS 解决方案帮助 JAXA 快速而自信地确认,使用新工艺生产的复合材料零件能够承受飞机在飞行过程中所承受的实际力量。Aioki 说:“我们现在可以证明,由 VaRTM 制造的复合材料已经过严格的性能评估,并展现了它们在飞机机翼上的适用性。” MTS 在全尺寸结构部件测试方面的丰富经验是显而易见的,毫无疑问,他们拥有制定我们所需的精确测试解决方案所需的知识。”
除了 MTS 内部的专业知识外,Aioki 还感谢了 MTS 对用户论坛和研讨会的赞助。“能够与 MTS 设备的其他用户广泛交流想法和卓越实践方法,对我们研究的持续成功至关重要。”
Aioki 总结到:“多亏 MTS 的帮助,我们将很快开始对日本公司开发的客机进行认证测试。在不久的将来,世界上将出现一种安全、经济的新方法,在不损害乘客安全的前提下,制造出更轻、更省油的商用飞机。测试设备的可靠性以及 MTS 专家的指导对于这一成果的实现是必不可少的。”