카본 쓰리식스티, 레오나르도·NCC와 전복합재 헬리콥터 휠 개발 주도

첨단 복합재 구조 전문 기업 카본 쓰리식스티(Carbon ThreeSixty, 영국 칩펜햄)는 이제 인노베이트 UK(영국 혁신 기관)가 공동 지원하는 새로운 NATEP 프로젝트를 주도하여 회전익 항공기용 초저중량, 견고한 개념 증명 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 휠을 설계, 개발, 제조한다.

올해 1월 1일 시작된 이 프로젝트는 향후 18개월간 진행된다. 컨소시엄 파트너 레오나르도(이탈리아 로마)와 국립 복합재 센터(NCC, 영국 브리스톨)는 전문성을 활용하여 성능, 안전성, 총소유비용 개선을 목표로 한다.

카본 쓰리식스티에 따르면 현재 헬리콥터 휠 글로벌 시장은 주로 알루미늄이나 마그네슘 같은 금속 경합금 소재를 사용한다. 이들은 상대적으로 낮은 밀도에서 충분한 강도와 강성을 제공하지만, CFRP 휠은 금속 휠 밀도의 약 절반으로 현저히 향상된 기계적 특성을 제공할 것이다.

"첨단 복합재 소재와 공정을 항공우주 휠에 구체적으로 적용하는 것은 매우 혁신적인 단계입니다."라고 카본 쓰리식스티 매니징 디렉터 에드 올넛은 말한다. "다른 복합재 휠 애플리케이션 경험에 따르면 단조 알루미늄 솔루션 대비 30-40% 중량 절감이 가능합니다. 그러나 핵심 판매 포인트는 피로 수명과 파손 모드 개선으로 수명 연장과 안전성 향상을 가져올 것이라는 점입니다."

중량 감소는 기체 제조사가 효율, 항속 거리, 탑재량 개선을 제공하고 배터리-전기 같은 저전력 밀도 추진 시스템 옵션을 제공할 수 있게 한다. 향상된 내식성과 NVH(소음, 진동, 거칠기) 성능 외에도 복합재 휠은 기존 휠과 호환되어 개조 애플리케이션에 적합하다.

카본 쓰리식스티는 프로젝트가 맞춤형 파이버 플레이스먼트(TFP), 브레이딩, 오토클레이브 외(OOA) 공정 등 첨단 복합재 제조 기술을 사용하여 반복성과 확장성을 보장할 것이라고 말한다.

"복합재 휠은 지난 10년간 수지 시스템 인성 향상, 탄소섬유 가격 하락, 공정 자동화 개선 덕분에 비로소 실행 가능해졌습니다. 자동차 휠 시장에서 이미 입증되었습니다."라고 NCC 기술 프로젝트 리드 알렉스 도일은 말한다. "그러나 항공우주 애플리케이션은 더 까다롭습니다. 비용 변화와 기술 개선이 결합되어 이제 복합재 휠이 항공우주 회전익 애플리케이션에 실행 가능해진 시점입니다."

프로젝트 범위는 레오나르도가 미공개 플랫폼에 제공한 사양에 따라 전체 항공우주 요구사항을 고려한 개념 증명 헬리콥터 휠의 사양, 설계, 개발, 제조, 검사, 테스트를 다룬다.

"이 기술 개발에 참여하게 되어 매우 열망합니다. 복합재는 각 5kg 합금 휠 대비 약 1.5kg 절감이 예상됩니다. 전체 6kg 중량 절감은 일반적인 12,000시간 수명 동안 약 1,000갤런 연료 절약과 약 12톤 CO₂ 감축에 해당합니다."라고 레오나르도 헬리콥터 UK의 R&T 포트폴리오 딜리버리 아드리안 스미스는 말한다.

프로젝트는 약 18개월 지속되며 총 예산은 약 25만 파운드다. 납품물로는 12개 완전 테스트된 개념 증명 휠과 설계·제조 방법론이 포함된다.