2012年,赫氏公司商用飛機部門的業務量占其全年15.8億美元總銷售額的60%。由于飛機生產率的提高以及新項目的增加,從2004年至2012年,該部門的營收以11%的復合年增長率獲得增長。來自波音和空客的業務是赫氏商用飛機部門的兩大主要營收來源,而過去幾年中,這兩大公司都在逐漸增加復合材料的使用(見圖1)。


   
    赫氏與空客的新型A350 XWB寬體雙噴氣發動機飛機的訂單,是其迄今為止大的一筆訂單,預計將在其合同期內賺得40-50億美元。

    赫氏公司采用HexTow®IMA中模量碳纖維的HexPly® M21E預浸料用于A350 XWB機身壁板、龍骨梁,以及整個機翼(包括蒙皮、桅桿以及中央翼盒)和尾翼的制造(見圖2)。赫氏在每架飛機上的材料用量預期將超過400萬美元。

 

 


 
    對于赫氏公司而言,A350的首飛將是赫氏8年來在產品研發和技術鑒定工作上的一個高峰,同時也讓這家公司達到新工廠投建和生產設施擴建的頂點。
 
材料開發
    通過一項包括預浸料和相關產品在內的全復合材料提案,赫氏公司在2008年獲得空客的合同,為A350 XWB主體結構供應碳纖維材料。這項合同所涉及的研發工作包含了纖維和樹脂兩方面。

    赫氏公司的研發與技術副總裁Paul Mackenzie解釋說,對于任何一種預浸料而言,纖維都是其中重要的成分。他認為,赫氏公司能夠為A350項目提供滿足其需求的增強中模量碳纖維,這是赫氏公司發展中的一個重要方面。這種碳纖維是HexTow IMA,它能提供非常優異的機械性能,包括高拉伸強度(850-900 Ksi)和拉伸模量(40-42 Msi)。

    赫氏公司在為航空和航天工業供應結構預浸料方面具有悠久的歷史。該公司的8552和HexPly M21系統在空客公司的飛機上廣泛應用,比如A380和A400M項目。Mackenzie介紹說,赫氏公司的化學家開發了能夠提高韌性和耐久性的HexPly M21E環氧樹脂,確保纖維性能在固化的預浸料層壓板中得到充分優化。這種預浸料以單向帶的形式向市場供應,在纖維自動鋪絲(AFP)工藝和鋪帶(ATL)工藝中應用時,這種單向帶產品能被精巧地撕裂。

供應鏈
    赫氏面臨的一個更大的挑戰是向A350的供應鏈及時提供原料。大約有30家一級供應商與空客公司一起,共同使用HexPly M21E/ IMA預浸料生產A350的結構件,其中包括Aerolia、ATK、GKN、Premium Aerotech,以及Spirit。
 
    赫氏公司副總裁兼歐洲/中東和非洲/亞太地區總經理Thierry Merlot認為:“超越技術,也超越了我們產品的機械性能,我們獲得成功的主要原因是擁有一個好的供應鏈,能夠及時滿足空客公司及其供應鏈對預浸料產品的巨大需求。”

    為了生產此項目所需的大量原材料,赫氏公司引入了一種用于低成本大規模預浸料生產的新模型。其中包括在它的英國Duxford工廠內采用一種連續加工工藝,生產具有較緊重量公差的樹脂膜。這種生產方法提高了樹脂膜的品質、生產準確性和一致性,讓客戶更容易控制零部件生產中固化鋪層的厚度。

    在英國生產的樹脂膜被運送到赫氏公司在法國、西班牙和德國的工廠。該公司在這三個工廠中投資了新的預浸料生產設備,能夠生產具有高品質的單向預浸料。如果需要,這種預浸料可以撕裂(針對ATL和AFP工藝)。然后,它被運送到附近的空客公司生產廠及其位于歐洲和美國的一級供應商手中。

    赫氏公司的報告稱,這個供應鏈模式進一步縮短了交貨時間,響應性更強,減少了材料的運輸,在使用點交付,所需包裝更少,同時減少了庫存和冷藏空間。

    為了支持A350項目,赫氏公司大大擴充了其碳纖維預浸料的產能。為了滿足對HexTow碳纖維需求量的增加,赫氏在美國阿拉巴馬州Decatur的PAN前驅體生產廠增加了新的產線;在美國鹽湖城的全新碳纖維生產線也被啟用;此外,赫氏還在西班牙Illescas建立了其碳纖維歐洲制造工廠。預浸料方面,除了在英國新建的基體樹脂工廠,和在西班牙、德國和法國擴建的預浸料工廠外,赫氏在鹽湖城的新工廠也在近開始了試運行。

新技術
    Mackenzie還談到了赫氏用于未來飛機項目的兩項新技術。除了預浸料技術之外,這家公司還開發了熱壓罐外成型產品,希望能提前預期到航空制造的未來需求。

    赫氏在JEC展會上推出的HiTape®就是一個例子。這是一種單向帶產品,用于飛機主結構的熱壓罐外成型。據說,該產品的機械性能與預浸料相當。

    “這是一種單向帶產品,能夠帶來很高的體積分數,以預浸料技術為例,體積分數可達58-60%。但更重要的是,該產品具有非常高的沉積速率,可以達到每小時50千克。”Mackenzie解釋說,“當制成預成型件后再浸漬樹脂體系,通過熱壓罐外固化工藝得到終部件。”

    這項技術研發能夠采用熱壓罐外的固化工藝,節約了加工成本;此外,該技術也表現了很好的機械性能。 
Mackenzie也著重介紹了HexMC碳纖維/環氧樹脂模壓材料,非常適用于模壓成型形狀復雜的零部件。

    這是一種基于預浸料系統的短切纖維產品,所以也具有非常出色的機械性能。這種機械性能甚至可以發展到對某些鈦金屬目標產品的替代。MacKenzie表示,“因此,從HexMC產品你看到的是一系列在夾子、拖架、盤形件等不同類型產品中的應用。這種材料已經確定在波音787飛機上使用,在A350上的應用也正在考量中。”

首航
    A350 XWB飛機已于今年夏天完成了它的首航試飛。預計A350的啟始客戶卡塔爾航空公司將在2014年年中收到他們的架飛機,并將很快開始這架飛機的飛行任務。
    空客公司共計已售出617架飛機(數據截止于今年5月份)。三種機型中小的一架A350-800(270座)標價2億5430萬美元。


 

 

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