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AMRC助力保持航天工业处于最前沿

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AMRC助力保持航天工业处于最前沿
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谢菲尔德大学 AMRC 的复合材料工程师由于他们在关键卫星组件上的工作速度、效率和准确性而受到空客公司国防和航空公司的老板们赞誉。因为这有助于在新冠肺炎大流行期间”保持英国工业的发展”。

负责空客研究和工艺技术工程部门的Kevin Clynes说,其新卫星的锥形机匣的复杂加工是由谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)复合材料中心的工程师们 “在非常困难的时间里以速度、效率和精度完成的”。

“尽管新冠肺炎的限制和挑战,但对空客防务与航天公司来说,继续开展业务是至关重要的。”克莱恩斯说。”这不仅关系到保持我们的业务稳定,也关系到保持我们的客户、合作伙伴和供应商的运营。

“当我们与AMRC联系时,迫切希望他们协助我们完成这个项目,以保证我们的商业计划按期完成。对此非常感激,并成功地展示了我们如何通过远程沟通合作来实现这一目标。AMRC 展示了在这个充满挑战的时期保持英国工业发展的坚定努力和承诺。

这项工作构成了空客国防和航天公司与 AMRC 之间两年研究合作的后期阶段,AMRC 启动了一种加工铝蜂窝和复合表面的方法,该方法具有零缺陷。

此部件是 “欧洲之星 “Neo的关键部件,该卫星是空客防务与航天公司开发的新型高性能通信卫星,它结合了更高的有效载荷能力、更高效的动力和热控系统,并加快了生产时间,降低了成本。

AMRC负责复合材料加工研究的Kevin Kerrigan博士说。”能够在这个充满挑战的时期支持空客防务与航天公司的团队,并见证转化研究为英国制造业带来价值,是AMRC的荣幸。”

该圆锥体将于2021年发射,它是该卫星服务舱的中心结构和底座,里面有推进箱。它由铝蜂窝制成,夹在由碳纤维增强聚合物(CFRP)制成的内层和外层之间。

AMRC团队面临的挑战是加工288个孔和3个较大的通道板,同时在已经是高附加值的部件上实现小于人的头发直径的公差。后续的加工工作包括在已经粘结到锥体上的上环和下环上加工平面。

AMRC复合材料中心的技术负责人John Halfpenny与AMRC机床操作员Lewis Nicholson合作完成了这项复杂的工作;在严格的封锁条件和严格的健康和安全准则下进行操作,同时保持必要的社会隔离措施。

“这个项目有点特殊,因为我们必须在封锁的情况下进行,”Halfpenny解释说。”我们知道这很重要,因为空客公司已经得到了政府的许可,可以在封锁期间进行工作,因为这是行业特殊的,对他们的工作包至关重要。

圆锥体本身相当大,1.3 米高,但结构非常轻巧;四个人可以站在里面。它是一种典型的三明治结构,有三层——外表面和内表面的碳纤维,中间有铝蜂窝层——在不损坏超轻质高价值结构的情况下,加工起来相当困难。

Halfpenny补充说,虽然碳纤维是一种坚固且轻的复合材料,但在加工功能时,非常容易损坏。

他说:”如果加工不当,碳纤维有分裂和断裂的倾向。”Airbus 具有零缺陷功能要求,这意味着所有功能的进出不会出现分裂。这对组件至关重要,因此 AMRC 开发了消除所有分层的技术。

“另外,另一个要求是蜂窝结构必须有一个干净的无毛刺。如果用传统的工具和钻头加工,很容易损坏薄的夹层结构,所以采购了专门的工具,能够在蜂窝上产生非常精细、整齐的边缘。”

每加工10个孔后,进行一次目视检查,检查是否有分层和测量直径。这是为了确保刀具磨损对孔的质量没有影响。

Halfpenny 说:”OSG 是一级研究合作伙伴,是该项目的工具供应商,他们和我们一起开发了这个工艺。”我们用他们的工具进行了一些加工试验,发现它们真的很好;它们是整体硬质合金金刚石涂层刀具,非常难穿,工具的几何形状也独一无二。

加工工作是使用斯达拉格STC 1250,5轴机床进行的,Clynes说,这台机床完全适合这项任务。

“这些孔对直径尺寸的公差要求非常严格,为±0.015mm,以及位置精度要求为±0.05mm。AMRC的斯达拉格机床为我们提供了进行这些加工操作所需的行程和精度。”

圆锥体完成后,被交付至空客的Stevenage基地,在那里,金属插件被精确粘合到由 AMRC 加工的碳孔中,为支架和面板附件提供精确的固定点。

该锥体项目是AMRC为空客防务与航天公司进行的两年 “small steps”渐进式研发的最终成果,在该项目中,各种规格的锥体采用新开发的加工工艺进行加工,这是空客国防和航天公司制造发展计划的一部分。

“我们在新冠肺炎大流行之前就拿到了锥体的订单;这对我们来说是一个关键的项目,我们要完成这个项目,并帮助行业在封锁期间继续发展。”Halfpenny指出。”我们知道,如果不及时加工这个,可能会延误最终的组装过程。这颗卫星将于2021年发射–像这样的发射时段是提前几年就定好的,所以我们知道有最终期限必须满足。这就是为什么作为一个组织,我们决心交付并确保我们能够完成加工,以保证空客公司按期交货。”

欧洲之星Neo产品系列是在欧空局的 “电信系统高级研究”(ARTES)计划框架下,与欧空局成员国的航天机构,特别是法国国家航天局和英国航天局合作开发的。

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