Композитні матеріали стали ідеальними матеріалами для виготовлення низьковисотних літаків завдяки своїй легкій вазі, високій міцності, стійкості до корозії та пластичності. В епоху низьковисотної економіки, яка прагне ефективності, терміну служби батареї та захисту навколишнього середовища, використання композитних матеріалів не тільки впливає на продуктивність та безпеку літаків, але й є ключем до сприяння розвитку всієї галузі.
Вуглецеве волокнокомпозитний матеріал
Завдяки своїй легкості, високій міцності, стійкості до корозії та іншим характеристикам, вуглецеве волокно стало ідеальним матеріалом для виготовлення низьковисотних літальних апаратів. Воно може не тільки зменшити вагу літака, але й покращити продуктивність та економічні вигоди, а також стати ефективною заміною традиційних металевих матеріалів. Понад 90% композитних матеріалів у скайкарах складають вуглецеве волокно, а решта близько 10% - скловолокно. У літаках вертикального зльоту та посадки вуглецеве волокно широко використовується в конструкційних компонентах та силових установках, складаючи близько 75-80%, тоді як внутрішні застосування, такі як балки та конструкції сидінь, становлять 12-14%, а акумуляторні системи та авіонічне обладнання - 8-12%.
Клітковинаскляний композитний матеріал
Склопластик (GFRP), завдяки своїй стійкості до корозії, високих та низьких температур, радіаційній стійкості, вогнестійкості та стійкості до старіння, відіграє важливу роль у виробництві низьковисотних літальних апаратів, таких як дрони. Застосування цього матеріалу допомагає зменшити вагу літального апарата, збільшити корисне навантаження, заощадити енергію та досягти гарного зовнішнього дизайну. Тому GFRP став одним з ключових матеріалів у низьковисотній економіці.
У процесі виробництва низьковисотних літаків скловолокно широко використовується у виробництві ключових конструкційних компонентів, таких як планери, крила та хвостові частини. Його легкі характеристики допомагають покращити крейсерську ефективність літака та забезпечують більшу міцність та стійкість конструкції.
Для компонентів, що потребують відмінної хвильової проникності, таких як обтічники та обтічники, зазвичай використовуються скловолоконні композитні матеріали. Наприклад, висотний далекобійний БПЛА та БПЛА RQ-4 «Global Hawk» ВПС США використовують вуглецеві волокнисті композитні матеріали для своїх крил, хвоста, моторного відсіку та задньої частини фюзеляжу, тоді як обтічник та обтічник виготовлені зі скловолоконних композитних матеріалів для забезпечення чіткої передачі сигналу.
Склотканину можна використовувати для виготовлення обтічників та вікон літаків, що не тільки покращує зовнішній вигляд та красу літака, але й підвищує комфорт польоту. Аналогічно, у дизайні супутників склотканину також можна використовувати для створення зовнішньої поверхні сонячних панелей та антен, тим самим покращуючи зовнішній вигляд та функціональну надійність супутників.
Арамідне волокнокомпозитний матеріал
Арамідний паперовий стільниковий серцевинний матеріал, розроблений з гексагональним стронням біонічного природного стільника, високо цінується за свою чудову питому міцність, питому жорсткість та структурну стабільність. Крім того, цей матеріал також має хороші звукоізоляційні, теплоізоляційні та вогнестійкі властивості, а дим та токсичність, що утворюються під час горіння, дуже низькі. Ці характеристики роблять його популярним у високотехнологічних застосуваннях аерокосмічної галузі та високошвидкісних транспортних засобах.
Хоча вартість арамідного паперового стільникового матеріалу для серцевини вища, його часто обирають як ключовий легкий матеріал для високоякісного обладнання, такого як літаки, ракети та супутники, особливо при виробництві конструкційних компонентів, що потребують проникності широкосмугових хвиль та високої жорсткості.
Переваги легкої ваги
Як ключовий матеріал для конструкції фюзеляжу, арамідний папір відіграє життєво важливу роль у великих низьковисотних економічних літаках, таких як eVTOL, особливо як сендвіч-шар із вуглецевого волокна, що складається з стільникової структури.
У галузі безпілотних літальних апаратів також широко використовується стільниковий матеріал Nomex (арамідний папір), який використовується в обшивці фюзеляжу, обшивці крила, передній кромці та інших деталях.
Іншесендвіч-композитні матеріали
Маловисотні літальні апарати, такі як безпілотні літальні апарати, окрім використання у виробничому процесі армованих матеріалів, таких як вуглецеве волокно, скловолокно та арамідне волокно, також широко використовуються сендвіч-конструкційні матеріали, такі як стільники, плівка, пінопласт та пінопластовий клей.
При виборі сендвіч-матеріалів зазвичай використовуються стільникові сендвічі (такі як паперові стільники, стільники Nomex тощо), дерев'яні сендвічі (такі як береза, павловнія, сосна, липа тощо) та пінопластові сендвічі (такі як поліуретан, полівінілхлорид, пінополістирол тощо).
Пінопластова сендвіч-структура широко використовується в конструкції планерів БПЛА завдяки своїм водонепроникним та плавучим характеристикам, а також технологічним перевагам можливості заповнення порожнин внутрішньої конструкції крила та хвостового крила в цілому.
Під час проектування низькошвидкісних БПЛА зазвичай використовуються стільникові сендвіч-структури для деталей з низькими вимогами до міцності, правильних форм, великих криволінійних поверхонь та легких у складанні, таких як стабілізуючі поверхні переднього крила, стабілізуючі поверхні вертикального хвоста, стабілізуючі поверхні крила тощо. Для деталей зі складними формами та малими криволінійними поверхнями, таких як поверхні руля висоти, поверхні керма напрямку, поверхні елеронів керма напрямку тощо, перевага надається пінопластовим сендвіч-структурам. Для сендвіч-конструкцій, що потребують підвищеної міцності, можна вибрати дерев'яні сендвіч-структури. Для тих деталей, що потребують як високої міцності, так і високої жорсткості, таких як обшивка фюзеляжу, Т-подібна балка, Г-подібна балка тощо, зазвичай використовується ламінатна структура. Виготовлення цих компонентів вимагає попереднього формування, і відповідно до необхідної жорсткості в площині, міцності на вигин, жорсткості на кручення та вимог до міцності, вибирають відповідне армоване волокно, матричний матеріал, вміст волокна та ламінат, а також проектують різні кути укладання, шари та послідовність нашарування, а також затверджують за різних температур нагрівання та тиску тиску.
Час публікації: 22 листопада 2024 р.
