01
概述
Science & Technology
隨著C919帶動(dòng)國(guó)內(nèi)大飛機(jī)制造業(yè)崛起,也引起了復(fù)合材料相關(guān)飛機(jī)零部件制造技術(shù)發(fā)展,協(xié)會(huì)通過(guò)調(diào)查國(guó)際頭部飛機(jī)制造企業(yè)結(jié)合前沿技術(shù)項(xiàng)目,力求為國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)發(fā)展提供參考。近日Broetje-Automation與Spirit AeroSystems共同完成了用于自動(dòng)化飛機(jī)預(yù)制件生產(chǎn)的連續(xù)復(fù)合預(yù)制系統(tǒng)(CCPS)項(xiàng)目。該系統(tǒng)集成了從卷材到加強(qiáng)梁的所有工作步驟,采用全自動(dòng)、占地面積更小的流程,為未來(lái)飛機(jī)項(xiàng)目邁出了下一步。連續(xù)復(fù)合預(yù)制系統(tǒng)(CCPS)整合了連續(xù)、高效預(yù)制所需的所有工作步驟,長(zhǎng)度達(dá)44米。多年來(lái),Broetje-Automation(位于德國(guó)Rastede)一直與Spirit AeroSystems(位于美國(guó)堪薩斯州Wichita)合作,以穩(wěn)定、連續(xù)的流程進(jìn)一步自動(dòng)化飛機(jī)大型復(fù)合結(jié)構(gòu)部件的預(yù)制。這個(gè)為期多年的項(xiàng)目現(xiàn)已在Spirit的航空創(chuàng)新中心(AIC)位于蘇格蘭Prestwick完成。

圖 CCPS系統(tǒng)展示區(qū)
通過(guò)這種方式,可以快速且經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的、高質(zhì)量的、長(zhǎng)且復(fù)雜的型材(如未來(lái)飛機(jī)的加強(qiáng)梁)。鋪設(shè)速率為每小時(shí)100公斤僅是起點(diǎn)。盡管如此,飛機(jī)制造中大型結(jié)構(gòu)部件的預(yù)制,特別是由碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)制成的部件,通常仍是一個(gè)手工過(guò)程——最好的情況下是半自動(dòng)的,因此既耗時(shí)又耗資,并且經(jīng)常占用大量車(chē)間空間和勞動(dòng)力資源。減少人工工作量、車(chē)間空間需求并顯著提高產(chǎn)出成為這個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目的主要目標(biāo)。
02
系統(tǒng)原理
Science & Technology
連續(xù)復(fù)合預(yù)制系統(tǒng)(CCPS)將所有工作步驟整合成一個(gè)連續(xù)的、完全自動(dòng)化的過(guò)程——從材料的解卷和放置;到單層的縱向、橫向和輪廓切割;到固定、成形、修整和縱向彎曲成各種加強(qiáng)部件(加強(qiáng)梁組)用于飛機(jī)翼。Broetje-Automation與其長(zhǎng)期合作伙伴西門(mén)子(位于德國(guó)慕尼黑)緊密合作,利用其廣泛的硬件處理和軟件產(chǎn)品組合,以確保材料、工具和過(guò)程控制的精確協(xié)調(diào)和控制。

圖 CCPS系統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)
CCPS系統(tǒng)通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的“投放單元”從多個(gè)卷軸供應(yīng)干燥復(fù)合材料,用于放置、修剪和運(yùn)輸層。一主驅(qū)動(dòng)器和線尾的一個(gè)輔助驅(qū)動(dòng)器連續(xù)地拉/推至少一層底層和頂層材料穿過(guò)整個(gè)過(guò)程。在此過(guò)程中,各層被堆疊,每層都有其自己的長(zhǎng)度、寬度和輪廓。為此,CCPS配備了多種切割機(jī)制,其中一些是可移動(dòng)的。為了確保所有層的均勻輸送速度,投放單元的輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)器與主驅(qū)動(dòng)器電子同步,并因此可以在整個(gè)長(zhǎng)度上進(jìn)行控制。
實(shí)際的層疊建構(gòu)是通過(guò)使用不同的成型技術(shù),包括加熱和冷卻過(guò)程,在幾個(gè)連續(xù)步驟中完成的。根據(jù)所需的部件輪廓,還會(huì)加入填充物,修剪邊緣,并且整個(gè)部件在接近最終輪廓的情況下進(jìn)行變形,以在連續(xù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)所需的部件幾何形狀。
所有組件以及Spirit的待批專(zhuān)利技術(shù),包括100多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器,都必須精確且無(wú)縫地控制。復(fù)雜的個(gè)別步驟由Siemens提供的兩個(gè)CPU在安全故障模式下協(xié)調(diào)。該生產(chǎn)線通過(guò)Simatic工業(yè)平板和Simatic WinCC advanced進(jìn)行操作和可視化。集成的加熱控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)敏感材料溫和的精確溫度控制。
據(jù)Broetje-Automation和Spirit表示,CCPS的生產(chǎn)率顯著高于任何手工或半自動(dòng)預(yù)成型過(guò)程,盡管整體系統(tǒng)的優(yōu)化才剛剛開(kāi)始。這項(xiàng)發(fā)展證明了在朝著未來(lái)飛機(jī)項(xiàng)目應(yīng)用的下一步進(jìn)化步驟中實(shí)現(xiàn)更高速度的能力。此外,一個(gè)完整的工廠已被整合到一個(gè)據(jù)說(shuō)僅占用一小部分地面空間和能源消耗的系統(tǒng)中。這也可能有助于未來(lái)幾代飛機(jī)的生產(chǎn)系統(tǒng)更加可持續(xù)。
03
最新市場(chǎng)消息
Science & Technology
在2023年第四季度,Spirit AeroSystems的收入較2022年同期有所增長(zhǎng),這主要?dú)w因于商業(yè)項(xiàng)目的生產(chǎn)交付量增加、國(guó)防與太空以及售后市場(chǎng)部門(mén)收入的提升,以及之前披露的來(lái)自波音的影響。
在2023年10月執(zhí)行的備忘錄協(xié)議("MOA")中包括了對(duì)波音787項(xiàng)目的有利價(jià)格調(diào)整,以及與波音737垂直尾翼連接配件問(wèn)題相關(guān)的潛在索賠的撤銷(xiāo)。2023年第四季度的總交付量增至398套船級(jí),相比2022年同期的343套有所增加。其中包括波音737的交付量為104套,較上一年同期的81套增加。截至2023年第四季度末,Spirit AeroSystems的訂單積壓量約為490億美元,其中包括空中客車(chē)和波音訂單積壓中的所有商用平臺(tái)的工作包。
2023年第四季度,與2022年同期相比,營(yíng)業(yè)收入有所改善,主要是由于2023年10月執(zhí)行的波音MOA對(duì)波音787項(xiàng)目產(chǎn)生的有利影響,包括估算的有利變動(dòng)以及在2023年第四季度確認(rèn)的實(shí)質(zhì)性權(quán)利義務(wù)負(fù)債逆轉(zhuǎn)。由于波音MOA執(zhí)行導(dǎo)致的波音787項(xiàng)目的有利價(jià)格調(diào)整,Spirit在2023年第四季度記錄了205.6百萬(wàn)美元的預(yù)期虧損逆轉(zhuǎn)和155.0百萬(wàn)美元與波音787項(xiàng)目相關(guān)的實(shí)質(zhì)性權(quán)利義務(wù)負(fù)債逆轉(zhuǎn)。
2023年第四季度的總估算變化包括34.3百萬(wàn)美元的凈預(yù)期虧損逆轉(zhuǎn)和55.4百萬(wàn)美元的不利累計(jì)追趕調(diào)整,后者針對(duì)第四季度之前的時(shí)期。凈預(yù)期虧損逆轉(zhuǎn)主要由上述討論的波音787項(xiàng)目推動(dòng),以及由于供應(yīng)鏈、勞動(dòng)力和其他成本估算增加導(dǎo)致的空中客車(chē)A350和A220項(xiàng)目的額外預(yù)期虧損??罩锌蛙?chē)A350項(xiàng)目的76.0百萬(wàn)美元和A220項(xiàng)目的57.7百萬(wàn)美元預(yù)期虧損,包括預(yù)計(jì)履行義務(wù)超出2025年后總計(jì)28.8百萬(wàn)美元的凈增量虧損。不利的累計(jì)追趕調(diào)整主要與波音737項(xiàng)目有關(guān),反映了工廠性能成本的增加。2023年第四季度的過(guò)剩能力成本為31.2百萬(wàn)美元。相比之下,在2022年第四季度,Spirit記錄了113.7百萬(wàn)美元的凈預(yù)期虧損費(fèi)用、58.7百萬(wàn)美元的不利累計(jì)追趕調(diào)整和31.2百萬(wàn)美元的過(guò)剩能力成本。

圖 Spirit AeroSystems 2023年4季度財(cái)報(bào)
值得注意的項(xiàng)目是Spirit AeroSystems與英國(guó)國(guó)防部合作,通過(guò)“蚊子團(tuán)隊(duì)”(Team MOSQUITO)項(xiàng)目,開(kāi)發(fā)輕型、經(jīng)濟(jì)、新型作戰(zhàn)飛機(jī)(LANCA)概念。此合作旨在提供一種無(wú)人作戰(zhàn)示范機(jī),利用先進(jìn)的復(fù)合材料制造解決方案和創(chuàng)新技術(shù),以增強(qiáng)空勤人員的保護(hù)、生存能力和信息優(yōu)勢(shì) 。此外,Spirit AeroSystems與Sierra Space建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,通過(guò)共同開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)Shooting Star運(yùn)輸車(chē)輛以及Dream Chaser系列空天飛機(jī),來(lái)加速商業(yè)航天的商業(yè)化。這一合作伙伴關(guān)系旨在降低進(jìn)入太空的成本,提高軌道服務(wù)貨物模塊系統(tǒng)的效率,并支持活躍的商業(yè)太空經(jīng)濟(jì) 。這些項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)了Spirit AeroSystems在航空和太空領(lǐng)域推動(dòng)前瞻性解決方案的作用,突顯了他們?cè)谥圃旌蛣?chuàng)新方面的專(zhuān)長(zhǎng)。盡管這些項(xiàng)目與CCPS計(jì)劃不同,但它們反映了公司更廣泛的戰(zhàn)略目標(biāo),即在技術(shù)進(jìn)步方面處于領(lǐng)導(dǎo)地位,并為未來(lái)的航空和防務(wù)能力做出貢獻(xiàn)。
信息來(lái)源:
[1]Spiritaero.com
[2]Composites world.com
此文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)搜集整理編譯,部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)資料。文章不用于商業(yè)目的,僅供行業(yè)人士交流,引用請(qǐng)注明出處。