Nowa technologia łączenia części samolotów

Niezawodne utwardzanie żywicy i warstwy kleju jest niezbędne dla zapewnienia integralności i wymaganych parametrów mechanicznych przy naprawie kompozytów klejonych. Dotychczas stosowano konwencjonalne koce grzewcze do nagrzewania obszaru naprawy, dokonując pomiarów temperatury w jednym lub dwóch miejscach. Choć metoda ta sprawdza się dobrze przy mniejszych naprawach, w przypadku podgrzewania większych obszarów często pojawiają się znaczne rozbieżności temperatur w postaci miejsc za zimnych lub za gorących.

Dzięki dofinansowaniu UE dla projektu "Flexible conductive composite repair heaters" (CONDUCTOR) naukowcy opracowują nowe rozwiązanie grzewcze w postaci bezpośredniego nagrzewania powierzchniowego (CSH), które pozwoli zminimalizować niejednorodności w rozkładzie temperatur. W porównaniu z kocami grzewczymi metoda ta pozwala pracować z mniejszymi prądami i napięciami. Maty grzewcze CSH powinny zatem być znacznie tańsze, a ich eksploatacja będzie stwarzać mniejsze zagrożenia elektryczne dla operatorów i używanych urządzeń elektronicznych. Ponieważ metoda umożliwia nagrzewanie nawet bardzo cienkich folii, tworzone maty CSH muszą być bardzo elastyczne i dawać się łatwo dostosowywać do skomplikowanych geometrii trójwymiarowych.

Przygotowując specyfikację i ogólny projekt nowego systemu CSH, naukowcy zdefiniowali główne parametry konstrukcyjne i ograniczenia procesów naprawczych. W poszukiwaniu odpowiedniego materiału spełniającego zdefiniowane wymagania badacze wybrali jeden materiał powlekany metalem i jedną folię z metalu rozciąganego.

Zastosowanie gotowych kodów do obliczeń metodą elementów skończonych umożliwiło symulowanie mechanizmu przekazywania ciepła podczas napraw kompozytów. Zamodelowano reprezentatywny scenariusz naprawy w celu obliczenia strat ciepła w wyniku przewodzenia i konwekcji — dwóch najistotniejszych dróg straty ciepła przy szybkich zmianach temperatur. Badania obliczeniowe pomogą wybrać odpowiedni materiał do systemu CSH.

Naukowcy przystąpili też do przygotowywania zoptymalizowanego sprzętu kompletnego prototypu. Umożliwi on optymalizację parametrów metody CSH i odpowiednie dostrojenie algorytmu sterowania nagrzewaniem.

Prace projektu CONDUCTOR wpisują się w cele programu Clean Sky w zakresie wprowadzania ekologicznych metod naprawczych, które umożliwią bezpieczne, długotrwałe, ekologiczne i opłacalne eksploatowanie elementów strukturalnych samolotów. Proponowana metoda napraw powinna zwiększać niezawodność i wydajność, jednocześnie minimalizując czas uziemienia samolotu niezbędny do przeprowadzenia napraw.