Carbon ThreeSixtyがLeonardoとNCCと全複合材ヘリコプター車輪開発を主導

先進複合構造スペシャリストCarbon ThreeSixty（チッペナム、英国）は、英国イノベーション機関Innovate UKの共同資金による新しいNATEPプロジェクトを主導し、回転翼航空機用の超低質量、堅牢、概念実証カーボンファイバー強化プラスチック（CFRP）車輪の設計、開発、製造を行います。

プロジェクトは今年1月1日に開始し、今後18ヶ月間実施されます。コンソーシアムパートナーのLeonardo（ローマ、イタリア）と国立複合材センター（NCC、ブリストル、英国）が専門知識を活かし、性能、安全性、総所有コストの改善を目指します。

金属車輪から複合材車輪へ

Carbon ThreeSixtyによると、現在のヘリコプター車輪世界市場はアルミニウムやマグネシウムなどの金属軽合金材料を使用しています。これらは比較的低密度で十分な強度と剛性を提供しますが、CFRP製車輪なら金属車輪の約半分の密度で大幅に向上した機械的特性を提供できます。

「先進複合材料とプロセスを航空宇宙車輪に具体的に適用することは、非常に革新的なステップです」とCarbon ThreeSixtyマネージングディレクターのEd Allnut氏は述べます。「他の複合材車輪アプリケーションでの経験では、鍛造アルミニウムソリューション比で30-40%の軽量化が達成可能です。しかし、鍵となるセールスポイントは疲労寿命と破壊モードの改善であり、これにより寿命延長と安全性向上が実現されると信じています。」

メリットと技術

軽量化により、航空機メーカーは効率、航続距離、ペイロードの改善を実現し、バッテリー電動などの低出力密度推進システムの選択肢を提供できます。耐食性向上とNVH（騒音・振動・ハーシュネス）性能改善に加え、複合材車輪は既存車輪と互換性があり、レトロフィット用途に適しています。

Carbon ThreeSixtyは、テーラードファイバープレイスメント（TFP）、ブレード、アウトオブオートクレーブ（OOA）プロセスなど最先端複合材製造技術を使用し、反復性と拡張性を確保すると述べています。

「複合材車輪が実現可能になったのは過去10年間だけです。樹脂システムの靭性向上、炭素繊維価格低下、プロセス自動化の改善によるものです。自動車車輪市場ではすでに実証済みです」とNCCテクノロジープロジェクトリードのAlex Doyle氏は述べます。「しかし、航空宇宙用途はより困難です。コストシフトと技術改善の組み合わせが、今こそ航空宇宙ロータクラフト用途で複合材車輪が実現可能になった理由です。」

プロジェクト範囲は、Leonardoが非公開プラットフォーム向けに提供した仕様に沿った完全な航空宇宙要件を考慮した、概念実証ヘリコプター車輪の仕様策定、設計、開発、製造、検査、試験をカバーすると報告されています。

「この技術開発に関われることを非常に楽しみにしています。複合材は5キログラム合金車輪あたり約1.5キログラムの軽量化が期待されます。この総計6キログラムの軽量化は、典型的な12,000時間耐用期間でほぼ1,000ガロンの燃料節約に相当し、約12トンのCO₂削減に等しいです」とLeonardo Helicopters UKのR&Tポートフォリオデリバリー、Adrian Smith氏は述べます。

プロジェクトは約18ヶ月、総予算約25万ポンドで実施予定。成果物には完全試験済み概念実証車輪12個と、設計・製造方法論が含まれます。