空客A350 机翼后梁
本文摘要（由ai生成）：
这篇文章主要介绍了吉凯恩公司在航空航天领域的业务扩张，特别是在为空客 A350 XWB 项目提供复合材料后梁方面的进展。文章首先介绍了吉凯恩公司的背景和业务范围，然后详细描述了 A350 后翼梁项目的具体情况，包括设计、制造工艺和供应链管理等方面。最后，文章总结了该项目对吉凯恩公司和航空航天行业的重要意义。
自动铺丝，以取代新型中型商用客机上复合材料后梁的胶带铺放/褶皱形成工艺。
图1 . 空客A350 XWB的内部后梁演示器。翼梁在根部的高度接近2m/6.5 英尺，在翼尖处逐渐变细至约0.25m/10 英寸。
图 2. 吉凯恩的一台 AFP 机器正在进行生产试验。
吉凯恩（GKN）公司的航空航天部门总部位于英国 伍斯特郡 Redditch，在很大程度上依靠其在复合材料结 构生产方面的专业知识，继续保持强劲增长。即使是不 专注于复合材料的 50%的业务， 也主要基于材料技术， 如复杂的钛航空发动机部件和具有真空沉积表面以增 强隐身性能的座舱罩。这并不令人惊讶， 因为吉凯恩首 次利用材料技术获得市场份额是在 19 世纪 60 年代， 当 时吉凯恩是英国第一家采用成本效益高的 Bessemer 工 艺生产钢铁的公司，主导了铁路供应业务。截至 1871 年，该公司每年的钢铁产量超过 5600 万磅（25400 公吨）。
随着吉凯恩航空的业务扩张， 吉凯恩航空收购了英 国以外的公司。截至 2008 年底， 吉凯恩一半以上的业务 在美国开展。2009 年， 吉凯恩以 1.36 亿英镑/2.1 亿美元 的价格收购了位于英国菲尔顿的空客制造业务，从而恢 复了欧洲和美国业务之间的平衡。吉凯恩不满足于这一 大规模收购，承诺额外投资 1.25 亿英镑/19.2 亿美元， 将菲尔顿发展成为复合材料机翼结构的全球卓越中心。 这一决定是吉凯恩被选为空客A350 XWB 项目参与者的结果。
A350 后翼梁项目
吉凯恩获得了一份合同，根据该合同， 吉凯恩将为 A350 提供完全组装的后梁。吉凯恩副总裁兼总工程师 克里斯·吉尔（Chris Gear）解释说，该公司的职责是成为 预装有所有后缘组件的后梁的设计师、集成商和供应商。 吉凯恩全权负责交付组件，但空中客车公司已选定了许 多组件的供应商。例如，通用电气航空系统公司（GE Aviation Systems）将在其位于英国汉普郡汉布尔（Hamble）的工厂制造后缘的许多组件。
使用 Advanced Composites Group（ACG，Heanor， Derbyshire，英国）的可热固化 MTM 44-1 预浸料系统， 将在热压罐外工艺中制造大量的牵引边缘板，这是该技 术首次用于主要生产应用。吉凯恩将负责将 30m/97 英 尺长的翼梁分为三段，然后将所有框、肋柱、起落架连接接头和其他附件连接到每段翼梁上。
图 1 显示了后梁。翼梁在根部的高度接近 2m/6.5 英尺，在翼尖处逐渐变细至约 0.25m/10 英寸。
将零件连接到翼梁各段后， 完成三段分之间的连接， 以创建整个后翼梁子组件。然后，为了便于运输到位于 威尔士/英格兰边境的布劳顿的最终机翼装配线，该组件三段，每个段约 10 米/32 英尺长。
设计责任沿着供应链向下流动。吉凯恩使用空中客 车公司的方法和设计工具来计算后梁和后缘组件中的 应力和应变。然后，空中客车公司负责将吉凯恩和其他 制造商的组件集成到机翼中。翼梁中的主要载荷来自机 翼蒙皮。这些载荷来源于空客机翼的全球有限元模型。 此外， 还有来自连接到翼梁的起落架附件的着陆载荷以 及燃料载荷，这些载荷包括燃料本身的重量和当燃料箱 部分空时的晃动载荷。 GKN 在设计复合材料翼梁时必须分析所有这些载荷类型。
空中客车公司要求翼梁制造方法包括使用自动纤 维放置（AFP）机器。吉凯恩将使用 MTorres（西班牙纳瓦拉 Torres de Elorz）提供的 AFP 设备。
吉凯恩已经开发出一种翼梁的生产方法，用于为空 中客车军用公司（西班牙马德里） 的 A400M 运输机铺设翼梁。然而，这种方法对于 A350 翼梁来说并不实用。
简单地说，该方法包括对平坦层压板进行高速胶带铺设， 然后将材料热褶皱成形为 “C 形剖面”的翼梁。（见我 文章《A350 和 A400M 机翼梁制造工艺》和后面的《空客 A400M 翼梁 设计和工艺》）。
乍一看，成型似乎相对简单， 但仔细检查任何一个 翼梁都会发现许多衬垫区域， 其中固定了襟翼轨道梁和 肋等附件。这些堆积要求层压板在褶皱形成过程中允许 复杂的层间和层内滑动。使用为 A400M 选择的氰特公 司（Cytec 亚利桑那州坦佩市） Cytec 977-2 预浸料可以实 现这一点，但使用空客为 A350 上的所有结构部件选择 的更复杂的赫氏公司（Hexcel） M21E 预浸料则不可能实现这种移动。
相反的两个翼梁是在安装在AFP 机器上的 CFRP 心 轴上一次性制成的。然后， 将铺放的产品切成两半（用 于左舷和右舷梁）， 并用真空设备将其转移到凸因瓦工 具上进行固化。然后，在 Brötje Automation GmbH（德 国 Wiefelstede）提供的自动化机器人单元中对梁进行机 加工。该单元钻出所有的孔并修整翼梁边缘。它还将翼 梁凸缘的外表面加工到接近公差，因为表面的位置对于控制机翼的深度至关重要。
GKN 的第一台 AFP 机器在西班牙的 MTorres 制造 了原型机器。从那时起，这台机器和第二台机器已经安 装在吉凯恩的专用梁工厂， 该工厂目前正在距离菲尔顿 约 8 英里的 Weston Approach 成形。所有的翼梁制造操作——起吊、固化、机加工、无损检测和组装——都将在这个位置进行。最终将安装 5 台 AFP 机器，以满足每 月 10 架份配套的需求。（图 2 显示了正在进行试验的 GKN AFP 机器。）这类工作对吉凯恩和空中客车都非常 重要， 标志着航空结构供应链正在发生的革命。吉凯恩 希望这份合同能提升其作为结构集成商而非零部件制 造商的地位。同时，这也是空客通过将许多以前的职责 委托给新一代“超一级”供应商来简化装配操作的努力的一部分。
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原文见， 《 GKN A350 spar program update 》 2011.1.1
杨超凡 2024.4.9
