Kompozitni materiali so zaradi svoje lahke teže, visoke trdnosti, odpornosti proti koroziji in plastičnosti postali idealni materiali za izdelavo letal za nizke nadmorske višine. V tej dobi gospodarstva za nizke nadmorske višine, ki si prizadeva za učinkovitost, življenjsko dobo baterije in varstvo okolja, uporaba kompozitnih materialov ne vpliva le na zmogljivost in varnost letal, temveč je tudi ključ do spodbujanja razvoja celotne industrije.
Ogljikova vlaknakompozitni material
Zaradi svoje lahke teže, visoke trdnosti, odpornosti proti koroziji in drugih lastnosti so ogljikova vlakna postala idealen material za izdelavo letal za nizke višine. Ne le da lahko zmanjšajo težo letala, temveč tudi izboljšajo zmogljivost in ekonomske koristi ter postanejo učinkovit nadomestek za tradicionalne kovinske materiale. Več kot 90 % kompozitnih materialov v letalih za vzlet in vzlet je ogljikovih vlaken, preostalih približno 10 % pa steklenih vlaken. V letalih eVTOL se ogljikova vlakna pogosto uporabljajo v strukturnih komponentah in pogonskih sistemih, kar predstavlja približno 75–80 %, medtem ko notranje aplikacije, kot so nosilci in sedežne konstrukcije, predstavljajo 12–14 %, baterijski sistemi in avionska oprema pa 8–12 %.
Vlakninestekleni kompozitni material
S steklenimi vlakni ojačana plastika (GFRP) s svojo odpornostjo proti koroziji, visokim in nizkim temperaturam, sevanju, negorljivostjo in staranjem igra pomembno vlogo pri izdelavi letal za nizke nadmorske višine, kot so droni. Uporaba tega materiala pomaga zmanjšati težo letala, povečati nosilnost, prihraniti energijo in doseči čudovito zunanjo obliko. Zato je GFRP postal eden ključnih materialov v gospodarstvu za nizke nadmorske višine.
V proizvodnem procesu letal za nizke nadmorske višine se steklena vlakna pogosto uporabljajo pri izdelavi ključnih strukturnih komponent, kot so trupi, krila in repi. Zaradi majhne teže izboljšajo učinkovitost križarjenja letala in zagotavljajo večjo strukturno trdnost in stabilnost.
Za komponente, ki zahtevajo odlično prepustnost valov, kot so radomi in oklepi, se običajno uporabljajo kompozitni materiali iz steklenih vlaken. Na primer, visokoleteči brezpilotni letalnik dolgega dosega in brezpilotni letalnik RQ-4 "Global Hawk" ameriških zračnih sil uporabljata kompozitne materiale iz ogljikovih vlaken za svoja krila, rep, motorni prostor in zadnji del trupa, medtem ko sta radom in oklep izdelana iz kompozitnih materialov iz steklenih vlaken, da se zagotovi jasen prenos signala.
Tkanina iz steklenih vlaken se lahko uporablja za izdelavo okvirjev in oken letal, kar ne le izboljša videz in lepoto letala, temveč tudi poveča udobje med vožnjo. Podobno se lahko pri načrtovanju satelitov tkanina iz steklenih vlaken uporablja tudi za izdelavo zunanje površinske strukture sončnih panelov in anten, s čimer se izboljša videz in funkcionalna zanesljivost satelitov.
Aramidna vlaknakompozitni material
Jedro iz aramidnega papirja, zasnovano s šesterokotno strukturo bioničnega naravnega satja, je zelo cenjeno zaradi svoje odlične specifične trdnosti, specifične togosti in strukturne stabilnosti. Poleg tega ima ta material tudi dobre zvočne in toplotne izolacijske lastnosti ter lastnosti zaviranja gorenja, dim in toksičnost, ki nastajata med zgorevanjem, pa sta zelo nizka. Zaradi teh lastnosti ima mesto v vrhunskih aplikacijah v vesoljski in visokohitrostni prometni tehnologiji.
Čeprav so stroški aramidnega papirnega satja višji, se pogosto izbere kot ključni lahki material za vrhunsko opremo, kot so letala, rakete in sateliti, zlasti pri izdelavi strukturnih komponent, ki zahtevajo prepustnost širokopasovnih valov in visoko togost.
Prednosti lahke teže
Aramidni papir kot ključni material za konstrukcijo trupa igra ključno vlogo v večjih nizkoletečih ekonomičnih letalih, kot so eVTOL, zlasti kot sendvič plast iz ogljikovih vlaken v obliki satja.
Na področju brezpilotnih letalnikov se pogosto uporablja tudi satjast material Nomex (aramidni papir), ki se uporablja v trupu, oblogi kril in sprednjem robu ter drugih delih.
Drugosendvič kompozitni materiali
Zrakoplovi na nizki nadmorski višini, kot so brezpilotna letala, poleg uporabe ojačanih materialov, kot so ogljikova vlakna, steklena vlakna in aramidna vlakna, v proizvodnem procesu pogosto uporabljajo tudi sendvič strukturne materiale, kot so satja, folija, penasta plastika in penasto lepilo.
Pri izbiri materialov za sendviče se pogosto uporabljajo satjasti sendvič (kot so papirnati satjasti materiali, Nomex satjasti materiali itd.), leseni sendvič (kot so breza, pavlovnija, bor, lipa itd.) in penasti sendvič (kot so poliuretan, polivinilklorid, polistirenska pena itd.).
Penasta sendvič struktura se pogosto uporablja v konstrukciji letalskih okvirjev brezpilotnih letal zaradi svojih vodoodpornih in plavajočih lastnosti ter tehnoloških prednosti, saj omogoča zapolnitev votlin notranje strukture krila in repnega krila kot celote.
Pri načrtovanju nizkohitrostnih brezpilotnih letalnikov se za dele z nizkimi zahtevami glede trdnosti, pravilnih oblik, velikih ukrivljenih površin in enostavnega polaganja, kot so stabilizacijske površine sprednjega krila, stabilizacijske površine navpičnega repa, stabilizacijske površine kril itd., običajno uporabljajo sendvič strukture s satovjem. Za dele s kompleksnimi oblikami in majhnimi ukrivljenimi površinami, kot so površine višinskega krmila, površine krmila, površine krmila krilc itd., so prednostne penaste sendvič strukture. Za sendvič strukture, ki zahtevajo večjo trdnost, se lahko izberejo lesene sendvič strukture. Za dele, ki zahtevajo tako visoko trdnost kot visoko togost, kot so obloga trupa, T-nosilec, L-nosilec itd., se običajno uporablja laminatna struktura. Izdelava teh komponent zahteva predoblikovanje in glede na zahtevano togost v ravnini, upogibno trdnost, torzijsko togost in trdnost se izberejo ustrezna ojačana vlakna, matrični material, vsebnost vlaken in laminat ter se oblikujejo različni koti polaganja, plasti in zaporedje plastenja ter se strdijo z različnimi temperaturami segrevanja in tlaki.
Čas objave: 22. november 2024
