【原创资讯】大量采用CFRP的超轻型运动飞机——ICON A5开始批量生产

当美国联邦航空管理局（FAA）在2006年推出轻型运动飞机（LSA）类别时，飞行员和工程师柯克霍金斯（Kirk Hawkins）着手创建一个简单、多功能的LSA，它将使更多的人能够体验飞行的冒险。他创建了ICON Aircraft，并与一个专家团队一起设计了ICON A5，这是一种带有折叠式机翼的水陆两栖运动飞机，可将其存储在棚屋中，挂在运动型多用途车后面并从海岸线上发射-无需机场。得益于碳纤维增强聚合物CFRP和ICON飞机的批量生产能力，霍金斯的市场上将有100多个ICON A5，今年计划生产约50多个，因此愿景将成真。

2座ICON A5的机身、机翼、顶棚和水平尾翼全部由碳纤维复合材料制成，重量仅为1510磅。虽然FAA对lsa的限制通常是1300磅，但A5获得了额外的津贴，包括诸如防旋转机身和完整的飞机降落伞系统等尖端安全功能。“使用碳纤维复合材料一直以来都是因为这些材料提供的优异功能。他们非常轻，但也有令人印象深刻的强度/重量比，”ICON飞机供应链和制造业副总裁维罗尼卡鲁比奥说，“如果不使用复合材料，A5就不可能成为LSA。”

ICON A5有375个独立的CFRP零件，这些零件在ICON墨西哥蒂华纳的工厂制造和粘合成组件和子组件。手糊用于将日本Toray碳纤维环氧预浸料2 x 2英尺斜纹布层放在250种不同的镍铁合金和铝模中。简单的层压板（例如平面或支架）只有几层，而复杂的零件（例如翼梁）最多需要100层。其中的95个复合材料零件采用了航空级的闭孔聚合物泡沫塑料芯，具有更高的刚性。由于许多零件的尺寸非常关键，并且需要极其精确的放置，因此铺层过程是激光引导的。

铺设后，将零件真空包装并在烤箱（250 F，100分钟）或高压釜（250 F，压力范围为50至85 psi，循环时间可变）中固化。固化过程完成后，对CRFP零件进行修边和钻孔，然后将它们粘结在一起，然后将它们粘结到77个组件和子组件中。接下来，将这些组件打磨，上漆并运送到ICON位于加利福尼亚州Vacaville的工厂进行最终组装。

虽然这个过程现在是有效的，但A5并非总是以此方式生产。首批21架试生产飞机在加利福尼亚单独组装，由四家第三方供应商制造碳纤维增强塑料组件。“我记得在过去，我们有一群技术人员，他们基本上会使用工具箱和一系列图纸来建造飞机，”卢比奥解释说。2016年，ICON采取了关键性措施以实现批量生产，其中包括内部引入复合材料制造以提高零件质量和发展自身的技术专长。

ICON在接下来的几年中从零开始建立了大规模生产能力：该公司在蒂华纳（Tijuana）建造了一个30万平方英尺的工厂，购买了最先进的设备，招聘和培训了技术人员，并建立了行政管理和质量控制部门系统支持批量生产。“我们需要制造一台机器来制造机器，”卢比奥解释说。

卢比奥说，开发公司的复合材料制造能力并非一蹴而就。A5的复合材料部件的内部生产已经建立了数年。最初，ICON制造了更简单的平板，然后发展为制造更复杂的零件。在此期间，ICON继续根据需要使用第三方供应商来支持飞机生产。这种刻意的方法使公司有时间购买设备，招募和培训员工以及完善其内部系统。

一个关键的挑战是达到理想的生产率。“这是关键要素，”卢比奥断言。“您想确保在正确的时机获得正确的质量。”这涉及调整固化周期、工时、轮班时间表、工具等。提高生产速度是另一个挑战。卢比奥说，蒂华纳工厂逐渐将翼梁的产量从三周减少到仅1.5班次。一架A5的总生产时间（包括最终组装）现在通常为八至十二周。

建立一支熟练的劳动力队伍也是关键组成部分。蒂华纳工厂雇用大约300名团队成员。卢比奥说，由于蒂华纳（Tijuana）没有活跃的复合材料产业，因此ICON率先招募和培养熟练工人。该公司创建了自己的劳动力培训计划，该计划从层压和粘合的基础培训开始，并随着技术人员通过分层工作站系统的发展而继续进行功能性的在职培训。

（来源：Composites Manufacturing）