连续复合预制系统（CCPS）在飞机制造中应用分析

图 CCPS系统展示区

通过这种方式，可以快速且经济高效地实现可重复的、高质量的、长且复杂的型材（如未来飞机的加强梁）。铺设速率为每小时100公斤仅是起点。尽管如此，飞机制造中大型结构部件的预制，特别是由碳纤维增强聚合物（CFRP）制成的部件，通常仍是一个手工过程——最好的情况下是半自动的，因此既耗时又耗资，并且经常占用大量车间空间和劳动力资源。减少人工工作量、车间空间需求并显著提高产出成为这个联合项目的主要目标。

图 CCPS系统生产现场

CCPS系统通过专门设计的“投放单元”从多个卷轴供应干燥复合材料，用于放置、修剪和运输层。一主驱动器和线尾的一个辅助驱动器连续地拉/推至少一层底层和顶层材料穿过整个过程。在此过程中，各层被堆叠，每层都有其自己的长度、宽度和轮廓。为此，CCPS配备了多种切割机制，其中一些是可移动的。为了确保所有层的均匀输送速度，投放单元的输送机驱动器与主驱动器电子同步，并因此可以在整个长度上进行控制。

实际的层叠建构是通过使用不同的成型技术，包括加热和冷却过程，在几个连续步骤中完成的。根据所需的部件轮廓，还会加入填充物，修剪边缘，并且整个部件在接近最终轮廓的情况下进行变形，以在连续过程中实现所需的部件几何形状。

所有组件以及Spirit的待批专利技术，包括100多个伺服驱动器，都必须精确且无缝地控制。复杂的个别步骤由Siemens提供的两个CPU在安全故障模式下协调。该生产线通过Simatic工业平板和Simatic WinCC advanced进行操作和可视化。集成的加热控制系统实现了对敏感材料温和的精确温度控制。

据Broetje-Automation和Spirit表示，CCPS的生产率显著高于任何手工或半自动预成型过程，尽管整体系统的优化才刚刚开始。这项发展证明了在朝着未来飞机项目应用的下一步进化步骤中实现更高速度的能力。此外，一个完整的工厂已被整合到一个据说仅占用一小部分地面空间和能源消耗的系统中。这也可能有助于未来几代飞机的生产系统更加可持续。

图 Spirit AeroSystems 2023年4季度财报

值得注意的项目是Spirit AeroSystems与英国国防部合作，通过“蚊子团队”（Team MOSQUITO）项目，开发轻型、经济、新型作战飞机（LANCA）概念。此合作旨在提供一种无人作战示范机，利用先进的复合材料制造解决方案和创新技术，以增强空勤人员的保护、生存能力和信息优势 。此外，Spirit AeroSystems与Sierra Space建立了战略合作伙伴关系，通过共同开发和生产Shooting Star运输车辆以及Dream Chaser系列空天飞机，来加速商业航天的商业化。这一合作伙伴关系旨在降低进入太空的成本，提高轨道服务货物模块系统的效率，并支持活跃的商业太空经济 。这些项目强调了Spirit AeroSystems在航空和太空领域推动前瞻性解决方案的作用，突显了他们在制造和创新方面的专长。尽管这些项目与CCPS计划不同，但它们反映了公司更广泛的战略目标，即在技术进步方面处于领导地位，并为未来的航空和防务能力做出贡献。

[1]Spiritaero.com

[2]Composites world.com