Komposittmaterialer har blitt ideelle materialer for produksjon av lavtflygende fly på grunn av deres lette vekt, høye styrke, korrosjonsbestandighet og plastisitet. I denne tiden med lavtflygende økonomi som forfølger effektivitet, batterilevetid og miljøvern, påvirker bruken av komposittmaterialer ikke bare flyets ytelse og sikkerhet, men er også nøkkelen til å fremme utviklingen av hele industrien.
Karbonfiberkomposittmateriale
På grunn av sin lette vekt, høye styrke, korrosjonsbestandighet og andre egenskaper, har karbonfiber blitt et ideelt materiale for produksjon av lavflygende fly. Det kan ikke bare redusere vekten på fly, men også forbedre ytelsen og de økonomiske fordelene, og bli en effektiv erstatning for tradisjonelle metallmaterialer. Mer enn 90 % av komposittmaterialene i skycars er karbonfiber, og de resterende omtrent 10 % er glassfiber. I eVTOL-fly er karbonfiber mye brukt i strukturelle komponenter og fremdriftssystemer, og står for omtrent 75–80 %, mens interne applikasjoner som bjelker og setestrukturer står for 12–14 %, og batterisystemer og avionikkutstyr står for 8–12 %.
Fiberglasskomposittmateriale
Glassfiberforsterket plast (GFRP), med sin korrosjonsbestandighet, høye og lave temperaturbestandighet, strålingsbestandighet, flammehemmende og antialdringsegenskaper, spiller en viktig rolle i produksjonen av lavhøydefly som droner. Bruken av dette materialet bidrar til å redusere vekten på flyet, øke nyttelasten, spare energi og oppnå et vakkert eksteriørdesign. Derfor har GFRP blitt et av nøkkelmaterialene i lavhøydeøkonomien.
I produksjonsprosessen av lavflygende fly er glassfiberduk mye brukt i produksjonen av viktige strukturelle komponenter som flyskrog, vinger og haler. Dens lette egenskaper bidrar til å forbedre flyets marsjeffektivitet og gir sterkere strukturell styrke og stabilitet.
For komponenter som krever utmerket bølgegjennomtrengelighet, som radomer og kåper, brukes vanligvis glassfiberkomposittmaterialer. For eksempel bruker den langtrekkende dronen for stor høyde og det amerikanske luftforsvarets RQ-4 «Global Hawk»-drone karbonfiberkomposittmaterialer til vinger, hale, motorrom og bakre flykropp, mens radomen og kåpen er laget av glassfiberkomposittmaterialer for å sikre klar signaloverføring.
Glassfiberduk kan brukes til å lage flykåper og vinduer, noe som ikke bare forbedrer flyets utseende og skjønnhet, men også forbedrer komforten på turen. På samme måte kan glassfiberduk i satellittdesign også brukes til å bygge den ytre overflatestrukturen til solcellepaneler og antenner, og dermed forbedre utseendet og funksjonssikkerheten til satellitter.
Aramidfiberkomposittmateriale
Kjernematerialet av aramidpapir, utformet med den sekskantede strukturen til en bionisk naturlig bikake, er høyt respektert for sin utmerkede spesifikke styrke, spesifikke stivhet og strukturelle stabilitet. I tillegg har dette materialet også god lydisolasjon, varmeisolasjon og flammehemmende egenskaper, og røyk- og giftighetsnivået som genereres under forbrenning er svært lavt. Disse egenskapene gjør at det inntar en plass i avanserte applikasjoner innen luftfart og høyhastighetstransport.
Selv om kostnaden for aramidpapir-honningkakekjernemateriale er høyere, velges det ofte som et viktig lettvektsmateriale for avansert utstyr som fly, missiler og satellitter, spesielt i produksjonen av strukturelle komponenter som krever bredbåndsbølgepermeabilitet og høy stivhet.
Fordeler med lettvekt
Som et sentralt materiale for flykroppsstruktur spiller aramidpapir en viktig rolle i store økonomiske lavfly som eVTOL, spesielt som et sandwichlag av karbonfiber med honningkake.
Innen ubemannede luftfartøyer er Nomex honeycomb-materiale (aramidpapir) også mye brukt, det brukes i flykroppskall, vingeskall og forkant og andre deler.
Annensandwich-komposittmaterialer
Lavhøydefly, som ubemannede luftfartøyer, i tillegg til å bruke forsterkede materialer som karbonfiber, glassfiber og aramidfiber i produksjonsprosessen, er sandwichstrukturmaterialer som honeycomb, film, skumplast og skumlim også mye brukt.
Ved valg av sandwichmaterialer brukes vanligvis honeycomb-sandwichmaterialer (som papirhonningkake, Nomex-honningkake, etc.), tresandwichmaterialer (som bjørk, paulownia, furu, bass, etc.) og skumsandwichmaterialer (som polyuretan, polyvinylklorid, polystyrenskum, etc.).
Skumsandwichstrukturen har blitt mye brukt i konstruksjonen av droner på grunn av dens vanntette og flytende egenskaper og de teknologiske fordelene ved å kunne fylle hulrommene i den indre strukturen til vingen og halevingen som helhet.
Ved design av lavhastighets-droner brukes vanligvis honeycomb-sandwichstrukturer for deler med lave styrkekrav, regelmessige former, store buede overflater og enkle å legge ut, for eksempel stabiliserende overflater på forvinger, vertikale stabiliserende overflater på halen, vingestabiliserende overflater osv. For deler med komplekse former og små buede overflater, for eksempel høyderorflater, rorflater, rorflater på balanseror osv., foretrekkes skumsandwichstrukturer. For sandwichstrukturer som krever høyere styrke, kan tresandwichstrukturer velges. For de delene som krever både høy styrke og høy stivhet, for eksempel flykroppskinn, T-bjelke, L-bjelke osv., brukes vanligvis laminatstrukturen. Produksjonen av disse komponentene krever forhåndsforming, og i henhold til nødvendig stivhet i planet, bøyestyrke, torsjonsstivhet og styrkekrav, velg passende forsterket fiber, matrisemateriale, fiberinnhold og laminat, og design forskjellige leggevinkler, lag og lagdelingssekvens, og herd gjennom forskjellige oppvarmingstemperaturer og trykktrykk.
Publisert: 22. november 2024
