Τα σύνθετα υλικά έχουν γίνει ιδανικά υλικά για την κατασκευή αεροσκαφών χαμηλού υψομέτρου λόγω του ελαφρού βάρους, της υψηλής αντοχής, της αντοχής στη διάβρωση και της πλαστικότητας. Σε αυτήν την εποχή της οικονομίας χαμηλού υψομέτρου που επιδιώκει την αποδοτικότητα, τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και την προστασία του περιβάλλοντος, η χρήση σύνθετων υλικών όχι μόνο επηρεάζει την απόδοση και την ασφάλεια των αεροσκαφών, αλλά είναι επίσης το κλειδί για την προώθηση της ανάπτυξης ολόκληρης της βιομηχανίας.
Ίνες άνθρακασύνθετο υλικό
Λόγω του ελαφρού βάρους, της υψηλής αντοχής, της αντοχής στη διάβρωση και άλλων χαρακτηριστικών του, οι ίνες άνθρακα έχουν γίνει ιδανικό υλικό για την κατασκευή αεροσκαφών χαμηλού υψομέτρου. Μπορεί όχι μόνο να μειώσει το βάρος των αεροσκαφών, αλλά και να βελτιώσει την απόδοση και τα οικονομικά οφέλη, και να γίνει ένα αποτελεσματικό υποκατάστατο των παραδοσιακών μεταλλικών υλικών. Περισσότερο από το 90% των σύνθετων υλικών στα Skycars είναι ίνες άνθρακα και το υπόλοιπο περίπου 10% είναι ίνες γυαλιού. Στα αεροσκάφη eVTOL, οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως σε δομικά στοιχεία και συστήματα πρόωσης, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 75-80%, ενώ εσωτερικές εφαρμογές όπως δοκοί και δομές καθισμάτων αντιπροσωπεύουν το 12-14%, και τα συστήματα μπαταριών και ο αεροηλεκτρονικός εξοπλισμός αντιπροσωπεύουν το 8-12%.
Ινασύνθετο υλικό γυαλιού
Το πλαστικό ενισχυμένο με υαλοβάμβακα (GFRP), με την αντοχή του στη διάβρωση, την αντοχή σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, την αντοχή στην ακτινοβολία, την επιβράδυνση φλόγας και την αντιγήρανση, παίζει σημαντικό ρόλο στην κατασκευή αεροσκαφών χαμηλού υψομέτρου, όπως τα drones. Η εφαρμογή αυτού του υλικού βοηθά στη μείωση του βάρους του αεροσκάφους, στην αύξηση του ωφέλιμου φορτίου, στην εξοικονόμηση ενέργειας και στην επίτευξη ενός όμορφου εξωτερικού σχεδιασμού. Ως εκ τούτου, το GFRP έχει γίνει ένα από τα βασικά υλικά στην οικονομία χαμηλού υψομέτρου.
Στη διαδικασία παραγωγής αεροσκαφών χαμηλού υψομέτρου, το ύφασμα από υαλοβάμβακα χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή βασικών δομικών στοιχείων όπως τα πλαίσια αεροσκαφών, τα φτερά και οι ουρές. Τα ελαφριά χαρακτηριστικά του βοηθούν στη βελτίωση της απόδοσης πτήσης του αεροσκάφους και παρέχουν ισχυρότερη δομική αντοχή και σταθερότητα.
Για εξαρτήματα που απαιτούν εξαιρετική διαπερατότητα κυμάτων, όπως οι θόλοι και τα φέρινγκ, χρησιμοποιούνται συνήθως σύνθετα υλικά από υαλοβάμβακα. Για παράδειγμα, το UAV μεγάλου υψομέτρου και το UAV RQ-4 "Global Hawk" της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ χρησιμοποιούν σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα για τα φτερά, την ουρά, το χώρο του κινητήρα και την πίσω άτρακτο, ενώ ο θόλος και το φέρινγκ είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά από υαλοβάμβακα για να εξασφαλίζεται η καθαρή μετάδοση σήματος.
Το ύφασμα από υαλοβάμβακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή φέρινγκ και παραθύρων αεροσκαφών, τα οποία όχι μόνο βελτιώνουν την εμφάνιση και την ομορφιά του αεροσκάφους, αλλά και ενισχύουν την άνεση της πτήσης. Ομοίως, στο σχεδιασμό δορυφόρων, το ύφασμα από υαλοβάμβακα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή της εξωτερικής επιφανειακής δομής των ηλιακών συλλεκτών και των κεραιών, βελτιώνοντας έτσι την εμφάνιση και τη λειτουργική αξιοπιστία των δορυφόρων.
Ίνες αραμιδίουσύνθετο υλικό
Το υλικό πυρήνα κηρήθρας από αραμιδικό χαρτί, σχεδιασμένο με την εξαγωνική δομή μιας βιονικής φυσικής κηρήθρας, είναι ιδιαίτερα σεβαστό για την εξαιρετική ειδική αντοχή, την ειδική ακαμψία και τη δομική του σταθερότητα. Επιπλέον, αυτό το υλικό έχει επίσης καλή ηχομόνωση, θερμομόνωση και ιδιότητες επιβράδυνσης φλόγας, ενώ ο καπνός και η τοξικότητα που παράγονται κατά την καύση είναι πολύ χαμηλές. Αυτά τα χαρακτηριστικά το καθιστούν ιδανικό για εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας στην αεροδιαστημική και τα μέσα μεταφοράς υψηλής ταχύτητας.
Αν και το κόστος του υλικού πυρήνα από κηρήθρα αραμιδίου είναι υψηλότερο, συχνά επιλέγεται ως βασικό ελαφρύ υλικό για εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας όπως αεροσκάφη, πυραύλους και δορυφόρους, ειδικά στην κατασκευή δομικών στοιχείων που απαιτούν διαπερατότητα κύματος ευρείας ζώνης και υψηλή ακαμψία.
Ελαφρύ πλεονέκτημα
Ως βασικό υλικό δομής της ατράκτου, το χαρτί αραμιδίου παίζει ζωτικό ρόλο σε μεγάλα οικονομικά αεροσκάφη χαμηλού υψομέτρου, όπως το eVTOL, ειδικά ως στρώμα σάντουιτς από κηρήθρα από ανθρακονήματα.
Στον τομέα των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων, το κυψελωτό υλικό Nomex (χαρτί αραμιδίου) χρησιμοποιείται επίσης ευρέως, το οποίο χρησιμοποιείται στο κέλυφος της ατράκτου, στο δέρμα των πτερύγων και στην πρόσθια άκρη και σε άλλα μέρη.
Αλλοςσύνθετα υλικά σάντουιτς
Τα αεροσκάφη χαμηλού υψομέτρου, όπως τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη, εκτός από τη χρήση ενισχυμένων υλικών όπως οι ίνες άνθρακα, οι ίνες γυαλιού και οι ίνες αραμιδίου στη διαδικασία κατασκευής, χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως δομικά υλικά τύπου σάντουιτς όπως η κηρήθρα, η μεμβράνη, το αφρώδες πλαστικό και η κόλλα αφρού.
Στην επιλογή υλικών για σάντουιτς, χρησιμοποιούνται συνήθως τα σάντουιτς με κηρήθρα (όπως χάρτινη κηρήθρα, κηρήθρα Nomex κ.λπ.), τα ξύλινα σάντουιτς (όπως σημύδα, παουλόβνια, πεύκο, ξύλο λαβρακιού κ.λπ.) και τα σάντουιτς αφρού (όπως πολυουρεθάνη, πολυβινυλοχλωρίδιο, αφρός πολυστυρενίου κ.λπ.).
Η δομή σάντουιτς αφρού έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη δομή των ατράκτων UAV λόγω των αδιάβροχων και πλωτών χαρακτηριστικών της και των τεχνολογικών πλεονεκτημάτων της δυνατότητας πλήρωσης των κοιλοτήτων της εσωτερικής δομής της πτέρυγας και της ουράς στο σύνολό της.
Κατά το σχεδιασμό UAV χαμηλής ταχύτητας, οι δομές σάντουιτς με κυψελοειδή δομή χρησιμοποιούνται συνήθως για εξαρτήματα με χαμηλές απαιτήσεις αντοχής, κανονικά σχήματα, μεγάλες καμπύλες επιφάνειες και εύκολη διάταξη, όπως επιφάνειες σταθεροποίησης εμπρόσθιων πτερύγων, κατακόρυφες επιφάνειες σταθεροποίησης ουράς, επιφάνειες σταθεροποίησης πτερύγων κ.λπ. Για εξαρτήματα με σύνθετα σχήματα και μικρές καμπύλες επιφάνειες, όπως επιφάνειες ανελκυστήρα, επιφάνειες πηδαλίου, επιφάνειες πηδαλίου κλίσεως κ.λπ., προτιμώνται οι δομές σάντουιτς αφρού. Για δομές σάντουιτς που απαιτούν υψηλότερη αντοχή, μπορούν να επιλεγούν ξύλινες δομές σάντουιτς. Για εκείνα τα εξαρτήματα που απαιτούν τόσο υψηλή αντοχή όσο και υψηλή ακαμψία, όπως το δέρμα της ατράκτου, η δοκός Τ, η δοκός L κ.λπ., συνήθως χρησιμοποιείται η πολυστρωματική δομή. Η κατασκευή αυτών των εξαρτημάτων απαιτεί προδιαμόρφωση και, σύμφωνα με τις απαιτούμενες απαιτήσεις ακαμψίας στο επίπεδο, αντοχής σε κάμψη, στρεπτικής ακαμψίας και αντοχής, επιλέξτε την κατάλληλη ενισχυμένη ίνα, το υλικό μήτρας, την περιεκτικότητα σε ίνες και το πολυστρωματικό υλικό, και σχεδιάστε διαφορετικές γωνίες τοποθέτησης, στρώσεις και ακολουθία στρώσεων, και σκληρύνετε σε διαφορετικές θερμοκρασίες θέρμανσης και πιέσεις συμπίεσης.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Νοεμβρίου 2024
