日前，空中客车官方网站发布消息称空中客车直升机公司已经成功获得中国民用航空局对H175直升机的认证。通过该认证后，空客H175直升机可以在中国实现交付。
空客公司表示，中国是全球民用直升机需求最旺盛的市场之一，近年来对超中型直升机的需求越来越大。四架H175将于2023年内交付给中国客户。
空客直升机公司首席执行官Bruno Even表示：“H175通过了中国认证是空客直升机公司与中国直升机行业持续成功合作的又一重大成就。H175先进的性能和可靠性将为中国人民提供即使在最恶劣的条件下执行关键救生任务的能力。”
据悉，空客H175自2015年开始投入运营，属于超中型直升机，它通过将远程飞行与先进的飞行质量相结合，为许多任务提供了最佳解决方案，包括海上机组人员运输、搜救、公共服务、私人以及商务航空。目前正在服役的53架H175在13个国家累计飞行时间超过18 万 5 千小时。
直升机为什么选择复合材料？
在直升机结构设计中，复合材料的高比强度对于实现结构有效载荷最大化至关重要。上世纪50年代，美国波音公司首先将复合材料用于旋翼飞机整流罩，并在1970年代为CH-47直升机制造了第一批复合材料旋翼叶片。经过60年发展，目前所有直升机都使用复合材料桨叶，因为它们具有优异的抗疲劳性能和多功能设计的潜力，尤其是碳纤维增强塑料（CFRP）应用最为广泛。
碳纤维是制造直升机的主要材料之一，因其轻盈性和耐用性而脱颖而出；由于需要改善飞机的空气动力学性能以及提高燃料效率，人们开始寻找更轻且不同的替代材料来替代过去使用的材料。
为什么材料更轻很重要？有两个根本原因：一是这些机器的重量与燃料消耗直接相关。重量越大，消耗也越大。此外，就直升机而言，其发动机必须能够在任何情况下将机器的全部重量提升到空中。与飞机不同，直升机几乎可以向所有方向飞行，能够在空中保持静止并在特殊情况下立即做出反应，因为它们拥有一系列组件，使它们能够执行其他飞机无法进行的机动。
国外直升机复合材料的用量逐年提升，到20世纪80年代已占到结构质量分数的35%～50%。作为全复合材料机体直升机的典型代表，NH90 复合材料用量占总质量的95%，仅动力舱平台及其隔板采用金属件，其带来的优点是零件数量减少20%，质量减轻15%；空客直升机公司研制的H160直升机是世界首架全复合材料民用直升机，极大降低了机身质量，提升了飞机的整体性能。贝尔公司研制的V-280倾转旋翼直升机也在V-22基础上大量应用了包括热塑性材料在内的复合材料，主要结构件均为复合材料。
在主要部件中，如发动机和旋翼叶片，它们的作用就像小翅膀，产生直升机飞行所需的垂直推力。为了使叶片正确地响应转子基座所施加的迎角变化，重要的是它们由不变形或低变形且轻质的材料制成。这就是自20世纪60年代以来复合材料一直用于其设计的原因。
与传统的旋翼桨片相比，高度优化的复合材料旋翼减少了零件数量，系统的集成有效降低组装和维护成本，并提高了可靠性。
西科斯基研制的首架全复合材料机身的S-75型直升机，零件和紧固件减少了75%。此外，S-75 的机舱、机顶和大部分外埔表面都采用了更具防弹性的凯夫拉纤维，而飞机的大部分基本承重结构由石墨或石墨/环氧树脂混合物制成。
随着先进复合材料及其设计技术的发展，先后出现了如V-22、PAH-2、NH90、H160等选用全复合材料机体的机型。GKN航空航天公司向贝尔直升机交付了一对热塑性复合材料制造，经感应焊接而成的蝶形尾翼方向升降舵用于V-280 倾转旋翼机，从而使V-280 成为首批使用先进热塑性部件的军用飞机之一。
在直升机传动系统中，尾部传动轴部件相对于其他部件而言受力单一、结构简单，故复合材料在尾传动轴部件的应用比较广泛。西科斯基公司在UH-60M 上将铝合金传动轴换装为复合材料传动轴；贝尔公司的429 轻型双发直升机也使用了2段超临界复合材料尾传动轴，在减轻质量的同时还将连续功率提升了40%。贝尔公司在V-22传动系统中应用了复合材料轴管两端铆接钛合金法兰盘的轴系。
直升机起落架的主要作用是在是升级着陆时吸收垂直下降速度产生的能量，减少触地撞击引起的过载，以及防止在起飞、着陆和地面开车时出现“地面共振”。荷兰航空宇航研究院采用三维编制和RTM工艺完成了NH90直升机起落架摇臂和扭力臂的制造。
用于直升机机身的复合材料主要为碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料，包括如下：
叶片：采用碳纤维编织物预浸料加工；
转子轮毂：编织碳纤维/环氧树脂预浸料；
引擎/机身整流罩/检修面板：玻璃纤维、碳纤维和芳纶编织物与环氧树脂、BMI树脂预浸料；
机身：碳纤维和玻璃纤维编织预浸料，蜂窝状；
主门和货舱门：编织碳纤维和玻璃纤维环氧树脂预浸料；
水平平衡器：编织玻璃纤维、碳纤维和芳纶/环氧树脂预浸料；
动臂和尾部：编织碳纤维环氧或碳纤维/玻纤混编预浸料；
玻璃条：编织碳纤维环氧预浸料和玻纤预浸料。
近期的应用案例
采用碳纤维增强聚合物取代H135直升机铝制结构件
空客公司利用多片组合的预成型件和一次灌注工艺，以碳纤维增强聚合物（CFRP）为原材料，成功取代H135直升机原先的铝合金环形框架。
作为欧洲排名第一的紧急医疗服务/空中救护直升机，空客H135轻型双发直升机因其高可靠性、多功能和成本优势，成为空客公司同类产品中运维成本最低的直升机。
然而，随着H135飞行时长的增加，相关定期运维数据表明，连接CFRP制尾梁和CFRP制尾桨护罩的铝合金环形框架容易出现疲劳和腐蚀问题，直接导致了运维检测成本的增加。为了降低成本并保证机体安全性，针对环形框架的耐腐蚀和抗疲劳需求，空客公司着手研究新的工艺设计方案。
空客公司首先考虑了基于钛合金的方案，但钛合金方案的机械加工过程和原材料都比铝制方案更加昂贵。因此，多学科研发团队利用预浸料、真空辅助灌注（VAP）和树脂传递模塑（RTM）工艺，研发了基于CFRP的全新设计方案。
经过测算，新方案与铝制方案相比重量减轻25%，与钛合金方案相比成本降低50%，显著降低了检测和维护成本。
工程人员无法改变尾梁和尾桨护罩的现有设计，而环形框架是连接尾梁和尾桨护罩的主要结构，因此CFRP环形框架必须具备与原有铝制框架相同的连接面和几何尺寸，这极大限制了设计方案的自由度。工程团队与设计、应力和生产工程师通过沟通评估，最终确定利用已经在实际生产中广泛使用的标准规格材料，以保证最大程度降低研发成本和后续的批量制造成本。
其中，新方案使用的美国赫氏（Hexcel）公司G0986型斜纹碳纤维已经广泛应用于空客公司其他直升机项目的灌注成型；灌注用树脂则选用了赫氏公司的单组分RTM6型环氧树脂，也早已通过空客直升机公司的树脂灌注和RTM认证。
因为环形框架几何形状的极端不可展开性，工程人员在预成型件中额外设计了一些切口和凹口，以避免模塑成型时产生褶皱。随后，工程人员测试了内法兰的抗压强度，通过静态和动态的拉伸测试验证了CFRP环形框架的展开能力，以及CFRP环形框架与无增强聚合物扣板之间的界面。测试结果表明，新的CFRP环形框架设计非常坚固，可以安全地处理预期负载。
在完成层合板与工装的组装以后，工程团队使用最典型的也最具有性价比的VAP工艺方案进行树脂的灌注。经过固化、冷却、脱模步骤，团队针对零件的边缘开展精加工，然后面向后续铆接工作进行高精度钻孔。为了保证环形框架与尾梁、尾桨护罩的连接精度，连接处设计公差需要控制在±0.4 毫米的区间。有限元分析结果表明，新方案的模具设计结果做到了“一次成功”，能够满足公差要求。
采用碳纤维复合材料轮毂的运输直升机
碳纤维汽车轮毂供应商Carbon Revolution（澳大利亚吉隆）成功地为波音CH-47支奴干直升机提供了经过虚拟验证的复合材料轮毂。该一级汽车供应商概念轮毂比传统的航空航天版本轻 35%，并能满足耐用性需求，为其他垂直升降航空航天和军事应用提供了切入点。
经过虚拟验证的轮子可承受 CH-47 的最大起飞重量 24,500 公斤。Carbon Revolution 工程师设计了一个原型轮毂，它比Chinook目前使用的轮毂轻 35%，同时仍能经受军事应用在耐用性和容纳旧硬件。
具体而言，减重与耐用是CFRP 直升机轮毂的主要优势。由于金属轻合金材料直升机轮毂疲劳耐久度不强，相对恶劣的使用环境会加速轮毂的损耗。因此，在直升机使用寿命期间，轮毂部件需要定期维护、检修、更换。CFRP 轮毂采用先进的纤维复合材料结构及稳定树脂材料，能够大大提升轮毂部件的抗疲劳寿命和耐腐蚀性能。与铝制材料相比，CFRP 轮毂重量减轻约30-40%（ 即5公斤合金轮毂采用CFRP 材料后，可减重约1.5 公斤），并显著增强NVH（噪声，振动和粗糙度）性能。
经初步统计，随着轮毂重量的减轻，直升机飞行效率、航程可显著提升，机上有效载荷数量可有效增加，直升机动力系统选择性更广（如可采用电力等低功率密度推进系统等）。假设直升机通过应用CFRP 轮毂减重6 公斤后，在日常12000 小时使用寿命期间，直升机可节省近1000 加仑燃料，二氧化碳减排可达12 吨左右。
除此之外，先进复合材料制造工艺具有极高的可复用性，相关知识成果能够推广到诸多合作领域。
Carbon Revolution 首席执行官 Jake Dingle 表示，该计划为公司提供了一个重要的机会，可以展示其轻量化技术在航空航天应用中的优势，同时强调碳纤维轮毂的强度。
“我们的设计和工程团队专注于优化全局架构，以找到最有效的结构来支持设计空间范围内的负载。”Dingle说，“由于我们的轻质碳纤维技术以及我们团队优化车轮几何形状以提高其效率的工作，我们的概念车轮表明重量减轻了 35%（六个车轮超过 60 磅），并有可能实现更大的重量减轻。”
Dingle 补充说，该计划为一级汽车供应商 Carbon Revolution 提供了一个很好的机会，可以将其技术应用从汽车领域扩展到航空航天领域，从而大大减轻飞机设计的重量。（来源：荣格）
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