Kompositmaterial har blivit idealiska material för tillverkning av låghöjdsflygplan på grund av deras lätta vikt, höga hållfasthet, korrosionsbeständighet och plasticitet. I denna era av låghöjdsekonomi som strävar efter effektivitet, batteritid och miljöskydd påverkar användningen av kompositmaterial inte bara flygplanens prestanda och säkerhet, utan är också nyckeln till att främja utvecklingen av hela industrin.
Kolfiberkompositmaterial
På grund av sin lätta vikt, höga hållfasthet, korrosionsbeständighet och andra egenskaper har kolfiber blivit ett idealiskt material för tillverkning av låghöjdsflygplan. Det kan inte bara minska flygplanets vikt, utan också förbättra prestanda och ekonomiska fördelar, och bli ett effektivt alternativ till traditionella metallmaterial. Mer än 90 % av kompositmaterialen i flygplan är kolfiber, och de återstående cirka 10 % är glasfiber. I eVTOL-flygplan används kolfiber i stor utsträckning i strukturella komponenter och framdrivningssystem och står för cirka 75–80 %, medan interna applikationer som balkar och sätesstrukturer står för 12–14 %, och batterisystem och flygutrustning står för 8–12 %.
Fiberglaskompositmaterial
Glasfiberförstärkt plast (GFRP), med sin korrosionsbeständighet, höga och låga temperaturbeständighet, strålningsbeständighet, flamskyddsmedel och anti-aging egenskaper, spelar en viktig roll vid tillverkning av låghöjdsflygplan som drönare. Användningen av detta material bidrar till att minska flygplanets vikt, öka nyttolasten, spara energi och uppnå en vacker exteriör design. Därför har GFRP blivit ett av de viktigaste materialen i låghöjdsekonomin.
I produktionsprocessen för låghöjdsflygplan används glasfiberduk i stor utsträckning vid tillverkning av viktiga strukturella komponenter såsom flygkroppar, vingar och stjärtfenor. Dess lätta egenskaper bidrar till att förbättra flygplanets marschfart och ger starkare strukturell styrka och stabilitet.
För komponenter som kräver utmärkt våggenomsläpplighet, såsom radomer och kåpor, används vanligtvis glasfiberkompositmaterial. Till exempel använder den höghöjds-drönan med lång räckvidd och det amerikanska flygvapnets RQ-4 "Global Hawk"-drönare kolfiberkompositmaterial för sina vingar, stjärtfena, motorrummet och den bakre flygkroppen, medan radomen och kåpan är tillverkade av glasfiberkompositmaterial för att säkerställa tydlig signalöverföring.
Glasfiberduk kan användas för att tillverka flygplanskåpor och fönster, vilket inte bara förbättrar flygplanets utseende och skönhet, utan också ökar komforten under resan. På liknande sätt kan glasfiberduk vid satellitdesign också användas för att bygga den yttre ytstrukturen på solpaneler och antenner, vilket förbättrar satelliternas utseende och funktionella tillförlitlighet.
Aramidfiberkompositmaterial
Kärnmaterialet av aramidpapper med bikakestruktur, utformat med den hexagonala strukturen hos en bionisk naturlig bikake, är högt respekterat för sin utmärkta specifika styrka, specifika styvhet och strukturella stabilitet. Dessutom har materialet god ljudisolering, värmeisolering och flamskyddsegenskaper, och rök- och toxicitetsnivåerna som genereras under förbränning är mycket låga. Dessa egenskaper gör att det har en plats i avancerade tillämpningar inom flyg- och rymdfart och höghastighetstransporter.
Även om kostnaden för aramidpappers honeycomb-kärnmaterial är högre, väljs det ofta som ett viktigt lättviktsmaterial för avancerad utrustning som flygplan, missiler och satelliter, särskilt vid tillverkning av strukturella komponenter som kräver bredbandsvågpermeabilitet och hög styvhet.
Fördelar med lättvikt
Som ett viktigt material i flygkroppsstrukturen spelar aramidpapper en viktig roll i stora ekonomiska flygplan på låg höjd, såsom eVTOL, särskilt som ett sandwichlager av kolfiber av bikaketyp.
Inom området obemannade flygfarkoster används Nomex bikakematerial (aramidpapper) också i stor utsträckning, det används i flygkroppsskal, vingskinn och framkant och andra delar.
Andrasandwichkompositmaterial
Låghöjdsflygplan, såsom obemannade flygfarkoster, använder förutom förstärkta material som kolfiber, glasfiber och aramidfiber i tillverkningsprocessen, även sandwichstrukturmaterial som bikakestruktur, film, skumplast och skumlim i stor utsträckning.
Vid val av sandwichmaterial används vanligtvis honeycomb-sandwich (såsom pappershonungskaka, Nomex-honungskaka, etc.), träsandwich (såsom björk, paulownia, tall, linde, etc.) och skumsandwich (såsom polyuretan, polyvinylklorid, polystyrenskum, etc.).
Skumsandwichstrukturen har använts i stor utsträckning i konstruktionen av uav-flygplanskroppar på grund av dess vattentäta och flytande egenskaper och de tekniska fördelarna med att kunna fylla håligheterna i vingens och stjärtvingens inre struktur som helhet.
Vid design av låghastighets-UAV:er används vanligtvis bikakeformade sandwichstrukturer för delar med låga hållfasthetskrav, regelbundna former, stora böjda ytor och lätta att lägga ut, såsom stabiliserande ytor för främre vingar, vertikala stabiliserande ytor för stjärtfenor, vingstabiliserande ytor etc. För delar med komplexa former och små böjda ytor, såsom höjdroder, roderytor, skevroderroderytor etc., föredras skumsandwichstrukturer. För sandwichstrukturer som kräver högre hållfasthet kan träsandwichstrukturer väljas. För de delar som kräver både hög hållfasthet och hög styvhet, såsom flygkroppsklädsel, T-balk, L-balk etc., används vanligtvis laminatstrukturen. Tillverkningen av dessa komponenter kräver förformning, och enligt den erforderliga planstyvheten, böjhållfastheten, vridstyvheten och hållfasthetskraven, välj lämplig armerad fiber, matrismaterial, fiberinnehåll och laminat, och designa olika läggningsvinklar, lager och lagersekvens, och härdning genom olika uppvärmningstemperaturer och trycktryck.
Publiceringstid: 22 november 2024
