AFRLは、低コストの将来のエンジンインレットダクトについて、編組、SMPツーリング、およびVARTMを評価します。

米国空軍の2030年の科学技術戦略の一部には、将来の取り組みを支援するための低コストの無人航空システムの大量配備が含まれます。このビジョンを実現するには、従来のプロセスを使用して現在利用可能なものよりも低コストで高品質の航空宇宙コンポーネントの迅速な製造をサポートできる新しい製造戦略を特定する必要があります。

空軍研究所（AFRL、デイトン、オハイオ、米国）の製造および産業技術部門とオハイオ、Cornerstone Research Group（デイトン）、A＆Pテクノロジー（シンシナティ）およびSpintech LLC（キセニア）の米国を拠点とする請負業者チームが研究を実施しました11フィートの長さのS字型複合エンジン入口ダクトを製造するために、従来のプリプレグハンドレイアップを乾式繊維編組プリフォームおよび真空支援樹脂トランスファー成形（VARTM）に置き換えることの利点を定量化する。

航空機のエンジン入口ダクトは、エンジンのコンプレッサーがストールするのを防ぐために一定の空気を供給します。インレットは、ドラッグをできるだけ少なくする必要があります。気流供給の最小のギャップは、重大なエンジンの問題と重大な効率の低下を引き起こす可能性があります。入口ダクトが最小限の乱流で十分な空気を供給するためには、清潔で完璧でなければなりません。

S字型インレットダクトの新しい製造アプローチは、マルチピーススチールマンドレルのハンドレイアッププリプレグに代わって、代わりにドライファイバーを適用する自動オーバーブレイドプロセスによるオートクレーブ硬化を行います。非常に重いマルチピーススチールマンドレルは、軽量のシングルピース形状記憶ポリマー（SMP）マンドレルに置き換えられています。乾式編組炭素繊維は、低コストのエポキシ樹脂とオーブン硬化を備えたVARTMを使用して複合構造に加工されます。

チームは、オーバーブレイドアーキテクチャの分析、およびプリフォームオーバーブレイドプロセス中にツールとして機能するSMPフォーミングツールとSMPマンドレルの製造を完了しました。 S字型の入口ダクトの複雑な形状のため、オーバーブレイドマシンの設定を最適化し、複合材料のしわを最小限に抑えるために、複数の反復が必要でした。合計4つの入口ダクトが製造され、従来の部品コストと製造時間が新しい設計と比較されます。

「再利用可能な形状記憶ポリマーマンドレルと自動オーバーブレイドプロセスおよびオーブンベースのVARTM複合硬化の導入により、コストとサイクルタイムが大幅に短縮されると確信しています」と、低コストの魅力的な航空機の製造リーダーであるCraigNeslen氏は述べています。 AFRLの製造および産業技術部門における技術イニシアチブ。 「製造上のメリットを定量化し、構造の完全性を検証することは、前向きなビジネスケースを確立し、新しい材料とプロセスを将来の低コストのエンジンインレットダクト設計に組み込む必要があることを設計者と製造業者に納得させるために重要です。」

最終的な吸気ダクトは、AFRLの航空宇宙システム局内の補完的な機体設計および製造プログラムにさらに統合するために米国空軍に納入されます。航空宇宙機部門は、統合された編組胴体と入口ダクト構造の静的地上試験を実施します。

「設計基準および使用される製造材料とプロセスに対する耐摩耗性の影響をすべて定義することはまだできていませんが、実物大の機体地上試験で評価する強度と剛性のしきい値要件を含むベースラインがあります。 」と、航空宇宙ビークル部門の航空宇宙エンジニアであるレイフィッシャーは述べています。

AFRLは、米国空軍の主要な科学研究開発センターです。それは、私たちの空軍、宇宙軍、およびサイバースペース軍のための手頃な価格の戦闘技術の発見、開発、および統合を主導する上で不可欠な役割を果たします。 AFRLは、9つの技術分野で11,000人を超える労働力を持ち、世界中で40のその他の事業を展開しており、基礎研究から高度な研究および技術開発に至るまで、科学技術の多様なポートフォリオを提供しています。詳細については、www.afresearchlab.comをご覧ください。