采用復合材料可以顯著減輕ACCA的重量
當美國空軍研究試驗室(AFRL)訂購先進復合材料貨運飛機時,他們希望驗證一種由復合制造工藝制成的全尺寸、有保證的飛機。
訂購這種飛機的主要目的為了驗證應用這些先進技術能否減少飛機的結構重量和未來軍用運輸機的價格。該項目是美國空軍研究試驗室進行的一項10年研究和發展投資,稱為“復合可購性行動”。
2007年10月,美國空軍研究試驗室與洛克希德•馬丁(Lockheed Marti)和極光飛行科學公司(Aurora Flight Sciences)分別簽署了價值為4910萬美元和4685萬美元的第二階段ACCA飛行試驗合同,該合同還包括連帶建造一架“X-飛機”,并用于同樣的飛行試驗,合同還包括極光飛行科學公司的199萬美元的設計費用。
“臭鼬”工廠(Skunk Works)被指定制造ACCA,該項目是洛克希德•馬丁公司最先進的發展項目,目標是利用復合材料制造更輕更耐用的運輸機。
ACCA首飛成功
2009年6月2日,ACCA在加州棕櫚谷(Palmdale)的美國空軍42號工廠進行了首次飛行試驗。為了評估技術的可靠性,在試驗飛機上裝有600多個傳感器和過載指示器,用于測量結構壓力。
在飛機爬升到10000英尺后,兩名飛行員對飛機進行了一系列空速、穩定性和控制試驗,在不同速度、高度、姿態觀察ACCA的性能,整個試飛過程持續了大約87分鐘。
德萊頓飛行研究中心(DFRC)和AVCRAFT公司對美國空軍研究試驗室的這一試驗項目進行了援助。德萊頓飛行研究中心簡化了試驗準備,AVCRAFT公司作為道尼爾(Dornier)-328J飛機的維護者,負責飛機的子系統。
ACCA原計劃2008年底或者2009年初進行試飛,但在制造復合機身時,由于下機身蒙皮結合不夠,不得不重新制造第二個機身,導致了試飛延期。
ACCA的設計
ACCA是對道尼爾-328J的升級改造。其主要變化包括用先進復合材料替換機身后部的機組位置和垂尾。之所以選擇上單翼的道尼爾飛機,主要是道尼爾飛機可以以較低的代價完成試驗任務。
升級后,飛機的機身寬度從2.41米增加到3.175米,長度為16.8米,接近機鼻段的直徑為2.74米。就像一艘獨木舟,幾乎整個機身的上部和下部與圓形的框架相連,同時,增大了飛機的貨艙門和裝卸板,對機身的擴大和加強是為了安裝兩個軍標的463L貨盤。這一貨盤系統不能用傳統的鉤扣,如鉚釘等,從而使得復合結構極具氣動性。
在這架飛機上采用了先進的標準和復合材料,包括采用超熱壓成型工藝生產的復合材料。熱壓成型工藝造價昂貴,該技術是利用熱量和高壓的綜合作用,在一個有房間那么大的融爐內,ACCA巨大的復合機身段在熱量和高壓的作用下成型、加工并粘合在一起,減少了組件數量。組件數量的減少進一步減少了設計和生產的難度。
道尼爾-328J原本有3000個金屬部件和30000個機械扣件,洛克希德•馬丁公司減少了近90%,只用了300個金屬部件和不到4000個機械扣件。飛機的垂尾上裝有整體硬性蒙皮。
原先道尼爾-328J的機身由鋁合金制成。在飛機的機身和尾部采用先進的復合材料不但可使飛機減輕重量和降低造價,還可使飛機更耐用和易于維護。此外,由于使用的部件減少,腐蝕和金屬老化問題將明顯減少,使飛機更容易維修。飛機重量的減輕同時意味著可以增加運力。