Carbon ThreeSixty, Leonardo, NCC volledig composiet helikopterwielproject gaat van start

Geavanceerde composietstructuurspecialist Carbon ThreeSixty (Chippenham, VK) leidt nu zijn nieuwe NATEP-project, mede gefinancierd door Innovate UK, het Britse innovatiebureau, voor het ontwerpen, ontwikkelen en produceren van een ultralage massa, robuust, proof-of-of -concept wiel van koolstofvezelversterkt plastic (CFRP) voor vliegtuigen met roterende vleugels.

Het project, dat op 1 januari van dit jaar van start ging, loopt de komende anderhalf jaar. Consortiumpartners Leonardo (Rome, Italië) en het National Composites Centre (NCC, Bristol, VK) zullen hun expertise benutten om de prestaties, veiligheid en volledige eigendomskosten te verbeteren.

Volgens Carbon ThreeSixty gebruikt de huidige wereldwijde markt voor helikopterwielen metalen lichtmetalen materialen, meestal aluminium of magnesium. Hoewel deze voldoende sterkte en stijfheid bieden bij een relatief lage dichtheid, zal een wiel gemaakt van CFRP aanzienlijk verbeterde mechanische eigenschappen bieden bij ongeveer de helft van de dichtheid van metalen wielen.

"De toepassing van geavanceerde composietmaterialen en processen specifiek voor ruimtevaartwielen is een zeer innovatieve stap", zegt Ed Allnut, algemeen directeur van Carbon ThreeSixty. “Onze ervaring met andere composiet wieltoepassingen heeft aangetoond dat een gewichtsbesparing van 30-40% haalbaar is ten opzichte van gesmede aluminium oplossingen. We zijn echter van mening dat het belangrijkste verkoopargument de verbeteringen in de levensduur van vermoeidheid en de storingsmodus zullen zijn, die de levensduur zullen verlengen en de veiligheid zullen verbeteren."

Gewichtsreducties zullen vliegtuigbouwers in staat stellen om efficiëntie, bereik en nuttige lading te verbeteren en bieden een optie voor aandrijfsystemen met een lagere vermogensdichtheid, zoals batterij-elektrisch. Naast verbeterde corrosieweerstand en NVH-prestaties (geluid, trillingen en hardheid), zullen composietwielen uitwisselbaar zijn met bestaande wielen, waardoor ze geschikt zijn voor retrofit-toepassingen.

Carbon ThreeSixty zegt dat het project gebruik zal maken van geavanceerde composietproductietechnologie, zoals op maat gemaakte vezelplaatsing (TFP), vlechten en out-of-autoclave (OOA) processen om herhaalbaarheid en schaalbaarheid te garanderen.

“Composietwielen zijn de afgelopen 10 jaar pas levensvatbaar geworden dankzij verbeteringen in de taaiheid van het harssysteem, lagere koolstofvezelprijzen en verbeteringen in de procesautomatisering. We kunnen dit zien in de autowielmarkt, waar ze zich nu hebben bewezen”, zegt Alex Doyle, technologieprojectleider van NCC. “De toepassingen in de ruimtevaart zijn echter uitdagender. De verschuiving in kosten, gecombineerd met de technische verbeteringen, zijn de reden waarom composietwielen nu haalbaar zijn voor toepassingen in de ruimtevaart."

De reikwijdte van het project omvat naar verluidt de specificatie, het ontwerp, de ontwikkeling, de fabricage, de inspectie en het testen van een proof-of-concept helikopterwiel, rekening houdend met de volledige ruimtevaartvereisten in overeenstemming met de specificatie die door Leonardo is verstrekt voor een niet bekendgemaakt platform.

“We willen heel graag betrokken zijn bij de ontwikkeling van deze technologie. Composieten zullen naar verwachting ongeveer 1,5 kilogram besparen op elke lichtmetalen velg van 5 kilogram. Deze gewichtsbesparing van 6 kilogram vertegenwoordigt in totaal bijna 1.000 gallons brandstof die is bespaard gedurende een typische levensduur van 12.000 uur en komt overeen met ongeveer 12 ton CO_2, "Adrian Smith, R&T Portfolio Delivery bij Leonardo Helicopters UK, zegt.

Het project zal naar verwachting ongeveer 18 maanden duren, met een totaal budget van ongeveer £ 250K. De resultaten omvatten 12 volledig geteste proof-of-concept-wielen en een methodologie voor ontwerp en fabricage.