Carbon ThreeSixty leidt innovatieve all-composiet helikopterwielontwikkeling met Leonardo en NCC

Geavanceerde composietstructuurspecialist Carbon ThreeSixty (Chippenham, VK) leidt nu zijn nieuwe NATEP-project, gecofinancierd door Innovate UK, het VK's innovatieagentschap, om een ultra-laag-massa, robuust, proof-of-concept koolstofvezel-versterkt plastic (CFRP) wiel voor rotervleugelvliegtuigen te ontwerpen, ontwikkelen en produceren.

Het project, dat op 1 januari van dit jaar begon, zal de komende achttien maanden lopen. Consortiumpartners Leonardo (Rome, Italië) en het National Composites Centre (NCC, Bristol, VK) zullen hun expertise inzetten, met als doel prestaties, veiligheid en totale eigendomskosten te verbeteren.

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

"De toepassing van geavanceerde composietmaterialen en processen specifiek op luchtvaartwielen is een hoogst innovatieve stap," zegt Ed Allnut, managing director van Carbon ThreeSixty. "Onze ervaring met andere composietwieltoepassingen heeft getoond dat gewichtsbesparingen van 30-40% haalbaar zijn ten opzichte van gesmede aluminiumoplossingen. We geloven dat het belangrijkste verkooppunt de verbeteringen in vermoeidheidslevensduur en falenmodus zullen zijn, wat de levensduur verlengt en de veiligheid verbetert."

Gewichtsreducties zullen vliegtuigbouwers in staat stellen efficiëntie, bereik en payloadverbeteringen te leveren en een optie bieden voor lagere energiedichtheid aandrijvingssystemen, zoals batterij-elektrisch. Naast verbeterde corrosiebestendigheid en NVH (geluid, trilling en schok) prestaties, zullen composietwielen uitwisselbaar zijn met bestaande wielen, wat ze geschikt maakt voor retrofit-toepassingen.

Carbon ThreeSixty zegt dat het project geavanceerde composietproductietechnologie zal gebruiken zoals tailored fiber placement (TFP), vlechten en out-of-autoclave (OOA) processen om herhaalbaarheid en schaalbaarheid te waarborgen.

"Composietwielen zijn pas de laatste 10 jaar haalbaar geworden door verbeteringen in hars-systeem-touwheid, lagere koolstofvezelprijzen en verbeteringen in procesautomatisering. We zien dit in de automobielwielmarkt, waar ze nu bewezen zijn," zegt Alex Doyle, technology project lead van NCC. "Echter, luchtvaarttoepassingen zijn uitdagender. De verschuiving in kosten, gecombineerd met de technische verbeteringen, is de reden waarom nu de tijd is dat composietwielen haalbaar zijn voor luchtvaart rotorcraft-toepassingen."

Het bereik van het project dekt naar verluidt de specificatie, ontwerp, ontwikkeling, productie, inspectie en testen van een proof-of-concept helikopterwiel, rekening houdend met volledige luchtvaartvereisten in lijn met de specificatie geleverd door Leonardo voor een onthuld platform.

"We zijn erg enthousiast om betrokken te zijn bij de ontwikkeling van deze technologie. Composieten worden verwacht om ongeveer 1,5 kilogram te besparen per 5-kilogram legeringwiel. Deze 6-kilogram gewichtsbesparing overall vertegenwoordigt bijna 1.000 gallon brandstof bespaard over een typische 12.000 uur dienstlevensduur en komt neer op ongeveer 12 ton CO2," zegt Adrian Smith, R&T Portfolio Delivery bij Leonardo Helicopters UK.

Het project wordt verwacht om ongeveer 18 maanden te duren, met een totaal budget van ongeveer £250K. Leverables zullen 12 volledig geteste proof-of-concept wielen omvatten, en een methodologie voor ontwerp en productie.