Композитните материали са се превърнали в идеални материали за производството на самолети за ниски височини поради тяхното леко тегло, висока якост, устойчивост на корозия и пластичност. В тази ера на икономика на ниски височини, която се стреми към ефективност, живот на батерията и опазване на околната среда, използването на композитни материали не само влияе върху производителността и безопасността на самолетите, но е и ключът към насърчаване на развитието на цялата индустрия.
Въглеродни влакнакомпозитен материал
Поради лекото си тегло, високата си якост, устойчивост на корозия и други характеристики, въглеродните влакна се превърнаха в идеален материал за производството на самолети за ниски височини. Те могат не само да намалят теглото на самолета, но и да подобрят производителността и икономическите ползи, и да се превърнат в ефективен заместител на традиционните метални материали. Повече от 90% от композитните материали в самолетите за небесни полети са въглеродни влакна, а останалите около 10% са стъклени влакна. В самолетите eVTOL въглеродните влакна се използват широко в структурни компоненти и задвижващи системи, като представляват около 75-80%, докато вътрешните приложения като греди и конструкции на седалките представляват 12-14%, а батерийните системи и авиониката представляват 8-12%.
Фибристъклен композитен материал
Пластмасата, подсилена със стъклени влакна (GFRP), със своята устойчивост на корозия, устойчивост на високи и ниски температури, радиационна устойчивост, забавяне на горенето и анти-стареене, играе важна роля в производството на самолети за ниски височини, като например дронове. Приложението на този материал помага за намаляване на теглото на самолета, увеличаване на полезния товар, пестене на енергия и постигане на красив външен дизайн. Следователно, GFRP се е превърнал в един от ключовите материали в икономиката на ниските височини.
В производствения процес на самолети за ниски височини, фибростъклото се използва широко в производството на ключови структурни компоненти, като например корпуси, крила и опашки. Неговите леки характеристики спомагат за подобряване на крейсерската ефективност на самолета и осигуряват по-голяма структурна здравина и стабилност.
За компоненти, които изискват отлична пропускливост на вълните, като например радоми и обтекатели, обикновено се използват композитни материали от фибростъкло. Например, високопланинските безпилотни летателни апарати с голям обсег и RQ-4 „Global Hawk“ на американските военновъздушни сили използват композитни материали от въглеродни влакна за крилата, опашката, двигателния отсек и задната част на фюзелажа, докато радомът и обтекателят са изработени от композитни материали от фибростъкло, за да се осигури ясно предаване на сигнала.
Фибростъкло може да се използва за направата на обтекатели и прозорци на самолети, което не само подобрява външния вид и красотата на самолета, но и повишава комфорта по време на пътуване. По подобен начин, при дизайна на сателити, фибростъкло може да се използва и за изграждане на външната повърхностна структура на слънчеви панели и антени, като по този начин се подобрява външният вид и функционалната надеждност на сателитите.
Арамидни влакнакомпозитен материал
Арамидната хартиена сърцевина, проектирана с шестоъгълна структура на бионична естествена пчелна пита, е високо ценена заради отличната си специфична якост, специфична твърдост и структурна стабилност. Освен това, този материал има и добри звукоизолационни, топлоизолационни и огнеупорни свойства, а димът и токсичността, генерирани по време на горенето, са много ниски. Тези характеристики му дават място във висок клас приложения на аерокосмическата индустрия и високоскоростните транспортни средства.
Въпреки че цената на материала за сърцевина от арамидна хартия тип „пчелна пита“ е по-висока, той често се избира като ключов лек материал за висококачествено оборудване като самолети, ракети и сателити, особено при производството на структурни компоненти, които изискват пропускливост на широколентови вълни и висока твърдост.
Предимства на леката конструкция
Като ключов материал за конструкцията на фюзелажа, арамидната хартия играе жизненоважна роля в основните икономични самолети за ниска височина, като например eVTOL, особено като сандвич слой от въглеродни влакна тип „пчелна пита“.
В областта на безпилотните летателни апарати, материалът Nomex тип „пчелна пита“ (арамидна хартия) също се използва широко, като се използва в обвивката на фюзелажа, обшивката на крилата, предния ръб и други части.
Другосандвич композитни материали
Самолетите на ниска височина, като например безпилотните летателни апарати, освен че в производствения процес използват подсилени материали като въглеродни влакна, стъклени влакна и арамидни влакна, широко се използват и сандвич структурни материали като пчелна пита, филм, пяна и пяна лепило.
При избора на материали за сандвичи, най-често използвани са сандвич тип „пчелна пита“ (като хартиена пчелна пита, Nomex пчелна пита и др.), дървен сандвич (като бреза, пауловния, бор, липа и др.) и сандвич тип „пяна“ (като полиуретан, поливинилхлорид, полистиролова пяна и др.).
Структурата от пяна тип „сандвич“ е широко използвана в конструкциите на корпусите на безпилотни летателни апарати поради своите водоустойчиви и плаващи характеристики, както и поради технологичните предимства, свързани с възможността за запълване на кухините на вътрешната структура на крилото и опашното крило като цяло.
При проектирането на нискоскоростни безпилотни летателни апарати, сандвич структурите тип „пчелна пита“ обикновено се използват за части с ниски изисквания за якост, правилни форми, големи извити повърхности и лесни за полагане, като например стабилизиращи повърхности на предните крила, стабилизиращи повърхности на вертикалната опашка, стабилизиращи повърхности на крилата и др. За части със сложни форми и малки извити повърхности, като например повърхности на асансьорните рули, повърхности на кормилото на елероните и др., се предпочитат сандвич структури от пяна. За сандвич структури, които изискват по-висока якост, могат да се изберат дървени сандвич структури. За частите, които изискват както висока якост, така и висока твърдост, като например обшивка на фюзелажа, Т-образна греда, L-образна греда и др., обикновено се използва ламинатна структура. Производството на тези компоненти изисква предварително формоване и според изискванията за твърдост в равнината, якост на огъване, твърдост на усукване и якост, се избират подходящи подсилени влакна, матричен материал, съдържание на влакна и ламинат, проектират се различни ъгли на полагане, слоеве и последователност на наслояване и се втвърдяват чрез различни температури на нагряване и налягания на налягане.
Време на публикуване: 22 ноември 2024 г.
