Carbon ThreeSixty, Leonardo, NCC All-Composite-Helikopterrad-Projekt startet durch

Der Spezialist für fortschrittliche Verbundstrukturen Carbon ThreeSixty (Chippenham, Großbritannien) leitet jetzt sein neues NATEP-Projekt, das von Innovate UK, der britischen Innovationsagentur, kofinanziert wird, um ein extrem massearmes, robustes und nachweisbares -Konzept kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffrad (CFK) für Drehflügler.

Das am 1. Januar dieses Jahres gestartete Projekt läuft über die nächsten 18 Monate. Die Konsortialpartner Leonardo (Rom, Italien) und das National Composites Centre (NCC, Bristol, Großbritannien) werden ihr Fachwissen nutzen, um Leistung, Sicherheit und Gesamtbetriebskosten zu verbessern.

Laut Carbon ThreeSixty verwendet der aktuelle Weltmarkt für Helikopterräder metallische Leichtmetallwerkstoffe, meist Aluminium oder Magnesium. Während diese bei relativ geringer Dichte ausreichende Festigkeit und Steifigkeit bieten, bietet ein Rad aus CFK deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften bei etwa der halben Dichte von Metallrädern.

„Die Anwendung fortschrittlicher Verbundwerkstoffe und Verfahren speziell für Luft- und Raumfahrträder ist ein hochinnovativer Schritt“, sagt Ed Allnut, Geschäftsführer von Carbon ThreeSixty. „Unsere Erfahrung mit anderen Anwendungen von Verbundrädern hat gezeigt, dass Gewichtseinsparungen von 30-40 % gegenüber Lösungen aus geschmiedetem Aluminium erreichbar sind. Wir glauben jedoch, dass das wichtigste Verkaufsargument die Verbesserungen der Lebensdauer und des Ausfallverhaltens sein werden, die die Lebensdauer verlängern und die Sicherheit verbessern.“

Gewichtsreduzierungen werden es Flugzeugherstellern ermöglichen, Effizienz, Reichweite und Nutzlast zu verbessern und eine Option für Antriebssysteme mit geringerer Leistungsdichte, wie beispielsweise batterieelektrische, bereitzustellen. Zusätzlich zur verbesserten Korrosionsbeständigkeit und NVH-Leistung (Noise, Vibration and Harshness) sind Verbundräder mit bestehenden Rädern austauschbar und somit für Nachrüstungsanwendungen geeignet.

Laut Carbon ThreeSixty wird das Projekt modernste Fertigungstechnologien für Verbundwerkstoffe wie Tailored Fiber Placement (TFP), Flechten und Prozesse außerhalb des Autoklaven (OOA) verwenden, um Wiederholbarkeit und Skalierbarkeit zu gewährleisten.

„Verbundräder sind erst in den letzten 10 Jahren aufgrund von Verbesserungen in der Zähigkeit des Harzsystems, niedrigeren Kohlefaserpreisen und Verbesserungen der Prozessautomatisierung rentabel geworden. Wir können dies am Markt für Automobilräder sehen, wo sie sich jetzt bewährt haben“, sagt Alex Doyle, Technologieprojektleiter von NCC. „Allerdings sind Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt anspruchsvoller. Die Kostenverschiebung in Kombination mit den technischen Verbesserungen ist der Grund, warum jetzt die Zeit für Verbundräder für Drehflügleranwendungen in der Luft- und Raumfahrt geeignet ist.“

Der Umfang des Projekts umfasst Berichten zufolge die Spezifikation, das Design, die Entwicklung, die Herstellung, die Inspektion und das Testen eines Proof-of-Concept-Hubschrauberrads unter Berücksichtigung der vollständigen Luft- und Raumfahrtanforderungen gemäß der von Leonardo bereitgestellten Spezifikation für eine nicht genannte Plattform.

„Wir sind sehr daran interessiert, an der Entwicklung dieser Technologie mitzuwirken. Verbundwerkstoffe sollen gegenüber jedem 5-Kilogramm-Leichtmetallrad rund 1,5 Kilogramm einsparen. Diese Gewichtseinsparung von insgesamt 6 Kilogramm entspricht fast 1.000 Gallonen Kraftstoffeinsparung über eine typische Lebensdauer von 12.000 Stunden und entspricht etwa 12 Tonnen CO₂ ”Adrian Smith, R&T Portfolio Delivery bei Leonardo Helicopters UK, sagt.

Das Projekt wird voraussichtlich rund 18 Monate dauern, mit einem Gesamtbudget von rund 250.000 £. Zu den Lieferungen gehören 12 vollständig getestete Proof-of-Concept-Räder und eine Methodik für Design und Herstellung.