Ефективност на горивото чрез олекотена строителна технология
Ефективност на горивото чрез олекотена строителна технология проф. Д-р-инж. Фигури на Аксел Херман Пиер
Съдържание Въведение Повишаване на програмите за финансиране на горивната ефективност Резюме на леките технологии Страница 2
Въведение 1 кг по-малко структурно тегло означава
3 тона икономия на гориво за 20 години експлоатация (A340-300) Източник: Airbus Страница 3
Съдържание Въведение Повишаване на горивната ефективност Програми за финансиране на леки строителни технологии Резюме страница 4
Повишена горивна ефективност чрез. Намаляване на съпротивлението - аеродинамичен дизайн - качество на повърхността - адаптивни структури Източник: Zephyr. По-ефективни двигатели Източник: Clean Sky JTI стр. 5
Повишена горивна ефективност чрез. оптимизирани полетни маршрути Източник: Northrop Grumman. по-малко тегло - по-голям капацитет на полезен товар - по-голям брой пътници стр. 6
Намаляване на теглото Значителен потенциал за намаляване на теглото Оптимизирани методи за проектиране и изчисление Нови материали и свързаните с тях производствени технологии Потенциал на CFRP Потенциалът за спестяване на тегло е 70% в сравнение със стоманата и 40% в сравнение с алуминия страница 7
Конкретни примери A300 SLW в метална конструкция - 1972-800 кг спестяване на тегло чрез използване на CFRP в A319 Преобразуване на махало CPR в CFRP в A340 500/600 A300 SLW в конструкция CFRP - днес - 8 места повече пътнически махал AL-TI-AL: 46,0 кг CFRP люлеещо се рамо: 25,6 кг 22% намаляване на теглото Спестявания от керосин през жизнения цикъл на самолета: 800 тона допълнителен доход за авиокомпаниите на година на самолет: 2 милиона спестявания на тегло: 46% спестяване на разходи: 28%
Съдържание Въведение Повишаване на горивната ефективност Подкрепящи програми за леки строителни технологии Резюме стр. 9
Програма за финансиране на „Чисто небе“ (проект на ЕС) Екологични решения за гражданската авиация 6 години 1,6 милиарда Страница 10
Програма за финансиране Чисто небе (проект на ЕС) Smart Fixed Wing Самолет CFRP с термопластични слоеве CFRP, подсилени с наночастици CFRP структури с интегрирани пиезосензори Иновативни производствени методи и процеси Намаляване на структурното тегло с помощта на CFRP
Програми за финансиране САЩ Награди на НАСА - Договор за бъдещи търговски самолети Разработване на концепции за бъдещи граждански самолети с подобрена ефективност и ниски емисии Източник: Lockheed Martin 12,4 милиона щатски долара Източник: Boeing Източник: MIT В експлоатация: 25-30 години Източник: GE Aviation Източник: Boeing Страница 12
Програми за финансиране на автомобилната индустрия План за развитие на автомобилната промишленост (Германия, BMBF) 200 милиона евро, 10 години ключови теми: акумулатор, концепции за нови превозни средства, Зелени автомобили (ЕС) 5 милиона евро, три основни области: Източник: Инициатива за зелени автомобили Източник: BMBF Automobilität - зелен транспорт в автомобилния трафик - подкрепа на индустриални проекти - регулаторни промени, като например Намаляване на данъците за екологични превозни средства стр. 13
Съдържание Въведение Повишаване на горивната ефективност Програми за финансиране на леки строителни технологии Резюме страница 14
Лека строителна технология Предизвикателства при леката конструкция Оптимизирана конструктивна тежест Значително намаляване на производствените разходи Здрави процеси Потенциал за икономия на разходи чрез напълно автоматизирано производство по примера на рамката CFRP Постигане на цели чрез намаляване на разходите на полуфабрикати Разработка на автоматизирани, текстилни заготовки Пример CFRP рамка в преформа технология Страница 15
CFRP рамкова технология - конструктивни методи Предимства на интегралното спрямо диференциалното спестяване на тегло на конструкцията - 15% по-ниски производствени разходи - 70% - намалени разходи за материали и монтаж - по-малко свързващи елементи Фюзелажна обвивка със стрингъри и рамки Източник: CTC Възможни варианти на рамката Предимства на диференциалната конструкция нисък риск по отношение на промените в конструкцията и проста геометрия Компенсация на производствените толеранси при сглобяване стр. 16
CFRP технология на рамката - сегментиране прости горни и долни черупки рамки постоянно напречно сечение и кривина няма локални подсилвания проста рамка сложна рамка сложни странични рамки рамки сложно натоварване въвеждане на различна височина на профила локални подсилвания различен радиус на кривина избор на технология на заготовки за сегменти на рамката с различна сложност има смисъл стр. 17
Технология CFRP чип директно производство на заготовки Директна обработка на въглеродни влакна Ниски материални разходи (без производство на полуфабрикати) Непрекъснати производствени концепции Високи нива на производителност Ниска гъвкавост по отношение на местните армировки Източник: EADS IW Braiding Източник: EADS IW Източник: EADS IW UD оплетка 30 навиващ слой 90 цялостна система BRAF Подходящ за прости рамкови сегменти Източник: EADS IW стр. 18
CFRP технология на рамката непряко производство на заготовки Обработка на плоски, евентуално готови полуфабрикати от влакна (скреп или плат) Висока гъвкавост с вариации на напречното сечение и локални армировки Налични не непрекъснати и непрекъснати процеси Източник: EADS IW Съставяне на разфасовки, подходящи за сложни рамкови сегменти Примери за непрекъснати процеси: 3D- Профили, непрекъснат процес: KaPS Автоматизирано отлагане на полуфабрикати от сухи влакна с помощта на ролков ефектор Page 19 Източник: CTC
CFRP технология на рамка Пример 3D профилна технология Непрекъснато формоване на плоски полуфабрикати и автоматично сглобяване към заготовката Източник: FIBER Тестове за проверка в лабораторията Принцип на производствения процес Цели на проекта Разработване на процес за непрекъснато производство на променлива и силно извита CFRP рамка формира 30% намаление на производствените разходи и 50% намаляване на Време за пропускателна способност в сравнение с непрекъснато производство на заготовки. Настройка на тестово съоръжение и производство. Източник: FIBER от LCF-Преформи стр. 20
CFRP производство на рамка Пример за KaPS технология Радиално драпиране на остатъци от въглеродни влакна, отрязани върху ядра на заготовката Консолидация чрез активиране на прахообразен съединител Източник: CTC Източник: CTC Процес на ръчно драпиране се прилага автоматично, тестове за проверка Цели на проекта Разработване и валидиране на RTM производство CFRP рамка Разработване на автоматизирани ефектори Страница 21
Съдържание Въведение Повишаване на горивната ефективност Програми за финансиране на леки строителни технологии Резюме стр. 22
Резюме Намаленото конструктивно тегло допринася значително за увеличаване на горивната ефективност на самолета. 1 кг по-малко структурно тегло означава
3 тона икономия на гориво за 20 години експлоатация (A340-300) Темата за икономичното олекотено строителство е специално взета предвид в широк спектър от програми за финансиране. Автоматизираните технологии за заготовки за производство на CFRP конструкция са ключ към увеличаване на горивната ефективност чрез олекотена конструкция. Страница 23
CTC GMBH. Всички права запазени. Поверителен и защитен документ. Този документ и цялата информация, съдържаща се в него, са единствената собственост на CTC GMBH. Предоставянето на този документ или разкриването на неговото съдържание не създава никакви права върху интелектуалната собственост. Този документ не може да бъде възпроизвеждан или разкриван на трета страна без изричното писмено съгласие на CTC GMBH. Този документ и неговото съдържание могат да се използват само по предназначение. Изявленията, направени в този документ, не представляват оферта, те са направени въз основа на направените предположения и добросъвестно. Ако свързаните причини за тези изявления не са посочени, CTC GMBH с удоволствие обяснява тяхната основа.