中国のJ-31 3.0バージョンはフレームビーム統合設計を採用し、製造サイクルを30％短縮する可能性があります

出典：ハイテクフロンティア観測

周知のとおり、わが国の瀋陽航空機研究開発協会が開発したFC-31ファルコンステルス戦闘機1.0と2.0の2つの試作機には、レーザーや電子ビームなどの3Dプリント技術が広範に採用されている。北京航空航天大学、瀋陽航空宇宙大学、中国航空エンジン株式会社などが開発した積層造形チタン合金主荷重支持部品と3DプリントM100超高強度鋼製着陸装置部品は、ファルコン1.0と2.0バージョンの初飛行で重要な役割を果たしたため、開発者からは「ファンプレーン」という愛称で呼ばれている。瀋陽航空機設計研究院構造部門副部長の呉斌氏によると、上記技術を採用した後、現在のJ-31ファルコンの構造係数は当初の28％から約26.8％に低下したと筆者は推測している。このことから、米国のF22戦闘機の27.8％よりも低いと判断でき、目覚ましい進歩であると言える。

しかし、王子Xiangmingは、Shenyang航空機の設計および研究所の航空機構造の3D印刷アプリケーション技術のリーダーであり、これは記者とのインタビューでは程遠いと信じています。数年、または10年以上にわたって、私たちは飛行機を印刷することからそれほど遠くないでしょう。これは革命の始まりになります。」軍事オブザーバーは、現在開発中のファイターのファルコン3.0バージョンのファルコン3.0バージョンが私の国の最新の3D印刷技術を広範囲に使用すると推測します。ファルコンファイターは、J-20航空機の戦闘機よりもはるかに優れています。

公開情報によると、従来の戦闘機の前部胴体プラットフォームは、航空機の胴体プラットフォームの重要な部分であり、航空機のコックピット、前部着陸装置の車輪ベイ、機器ベイなどの設置キャリアであるだけでなく、航空機の高速操縦飛行中にかかる巨大な外部負荷に耐え、パイロットに優れた保護を提供する必要があります。現在の従来の前部胴体構造では、各部品を別々に製造し、多数のコーナーボックス、コーナーピースなどのコネクタやボルト、リベット、ピンなどの留め具で接続する必要があります。外観、周囲の構造、接続の制約の影響を受け、設計と製造時に多くの詳細を考慮する必要があり、内部有効スペースが不十分、空力レイアウトが最適でない、構造重量が増加する、組み立てと製造が複雑になるなど、多くの悪影響ももたらします。一部のアナリストは、ファルコン3.0戦闘機は積層造形技術を使用して、前部胴体の複数の縦梁、複数の横補強フレーム、縦パネルを統合フレーム構造に統合する可能性があると考えています。これにより、前部胴体構造の完全性と整合性が確保され、疲労寿命が大幅に向上するだけでなく、構造部品の数が大幅に削減され、従来の構造と比較して20％以上の重量を削減できます。

コーナーボックス、コーナーピース、ボルト、リベット、ピンなどのコネクタやファスナーを使用する必要がないため、組み立て工程と工具も大幅に簡素化され、前部胴体の製造および組み立てサイクルを 30% 以上短縮できます。航空機前部胴体の全体構造を積層造形技術で加工・成形することは、航空機の生産・製造技術における大きな進歩と言える。レーザー積層造形技術を用いて製作された機体後部胴体の「眼鏡フレーム型」チタン合金一体型補強フレームは、ファルコン機の構造設計の傑作である。5平方メートルのチタン合金補強フレームはかつて3D技術を用いて製造された世界最大の航空機用チタン合金部品であり、中国で何度も公開展示されたことがある。しかし、ファルコン3.0戦闘機はそれだけでは終わりませんでした。航空機の胴体後部には一般に複数のエンジン補強フレームがあるため、これらのフレームをビームで接続する必要があります。フレームとビームの接続により、胴体後部構造の完全性が損なわれ、応力集中が起こりやすくなり、航空機の軽量化につながりません。一体型フレームビーム設計を採用すれば、上記の問題を回避できますが、従来の大型鍛造工程では、設備や原材料のサイズ仕様によって制限され、まったく製造できません。

ファルコン3.0の後部胴体構造は、フレームとビームを別々の構造部品として使用し、それらをボルトで接続するという従来の方法を変更しました。航空機の主要な荷重支持フレームとビームのいくつかは、積層造形技術によって一体化して設計されており、これにより後部胴体の強度がさらに向上し、航空機構造の重量が軽減されます。一部のアナリストは、「設計の目的であれ、ファルコンの開発は、私の国の航空産業技術開発の継続的な反復と飛躍の現状を表しています。最初の反復はJ-20でしたクラフトは著者の推測によると、Falcon 3.0のリアは、フレームビームの統合構造設計を採用するだけでなく、航空機の尾側の尾の断片を介して介して、垂直の燃焼キャリアを大胆に統合します。根の耳とボルトを通る後部胴体の孔は、垂直方向の尾荷重の透過とバランスを実現します。

一部のアナリストは、ファルコン3.0航空機は金属粉末と金属線を原材料として使用し、レーザー溶融堆積技術を通じて最終的に「成長」して後部胴体補強フレームと垂直尾翼の全体構造を形成し、垂直尾翼の組み立てプロセスとツールを大幅に簡素化し、製造および組み立てサイクルを30％以上短縮すると考えています。前述の3Dプリント技術がファルコン3.0航空機に応用されたことは、わが国の航空機積層造形技術が世界の他の国々よりはるかに進んでいることを示していると言っても過言ではありません。3Dプリント技術を使用して航空機の大きな部分を生産したいというチーフデザイナーの王向明の願いが実現されようとしています。

出典：ハイテクフロンティア観測

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