Composietmaterialen zijn ideale materialen geworden voor de fabricage van vliegtuigen voor lage hoogtes vanwege hun lichte gewicht, hoge sterkte, corrosiebestendigheid en plasticiteit. In dit tijdperk van de lage-hoogte-economie, waarin efficiëntie, batterijduur en milieuvriendelijkheid centraal staan, heeft het gebruik van composietmaterialen niet alleen invloed op de prestaties en veiligheid van vliegtuigen, maar is het ook cruciaal voor de ontwikkeling van de gehele industrie.
Koolstofvezelcomposietmateriaal
Vanwege het lichte gewicht, de hoge sterkte, de corrosiebestendigheid en andere eigenschappen is koolstofvezel een ideaal materiaal geworden voor de fabricage van vliegtuigen voor lage hoogtes. Het kan niet alleen het gewicht van vliegtuigen verminderen, maar ook de prestaties en de economische voordelen verbeteren en een effectief alternatief vormen voor traditionele metalen materialen. Meer dan 90% van de composietmaterialen in eVTOL-vliegtuigen bestaat uit koolstofvezel en de resterende ongeveer 10% uit glasvezel. In eVTOL-vliegtuigen wordt koolstofvezel veelvuldig gebruikt in structurele componenten en voortstuwingssystemen, goed voor ongeveer 75-80%, terwijl interne toepassingen zoals balken en stoelconstructies 12-14% uitmaken en batterijsystemen en avionica-apparatuur 8-12%.
Vezelglascomposietmateriaal
Glasvezelversterkte kunststof (GFRP), met zijn corrosiebestendigheid, hoge en lage temperatuurbestendigheid, stralingsbestendigheid, brandvertragende eigenschappen en anti-verouderingseigenschappen, speelt een belangrijke rol bij de fabricage van laagvliegende vliegtuigen zoals drones. Het gebruik van dit materiaal helpt het gewicht van het vliegtuig te verminderen, het laadvermogen te vergroten, energie te besparen en een fraai exterieurontwerp te realiseren. Daarom is GFRP uitgegroeid tot een van de belangrijkste materialen in de laagvliegende economie.
Bij de productie van vliegtuigen voor lage hoogtes wordt glasvezeldoek veelvuldig gebruikt voor de vervaardiging van belangrijke structurele onderdelen zoals de romp, vleugels en staartvlakken. De lichte eigenschappen dragen bij aan een hogere efficiëntie tijdens de vlucht en zorgen voor een grotere structurele sterkte en stabiliteit.
Voor onderdelen die een uitstekende golfdoorlaatbaarheid vereisen, zoals radomes en stroomlijnkappen, worden doorgaans glasvezelcomposietmaterialen gebruikt. Zo gebruiken de UAV voor grote hoogte en lange afstand en de RQ-4 "Global Hawk" van de Amerikaanse luchtmacht koolstofvezelcomposietmaterialen voor hun vleugels, staart, motorcompartiment en achterste romp, terwijl de radome en stroomlijnkap van glasvezelcomposietmaterialen zijn gemaakt om een heldere signaaloverdracht te garanderen.
Glasvezeldoek kan worden gebruikt voor het maken van stroomlijnkappen en ramen van vliegtuigen, wat niet alleen het uiterlijk en de schoonheid van het vliegtuig verbetert, maar ook het vliegcomfort verhoogt. Op dezelfde manier kan glasvezeldoek bij het ontwerpen van satellieten worden gebruikt voor de buitenstructuur van zonnepanelen en antennes, waardoor het uiterlijk en de functionele betrouwbaarheid van satellieten worden verbeterd.
Aramidevezelcomposietmateriaal
Het aramidepapier met honingraatkern, ontworpen met de zeshoekige structuur van een bionische natuurlijke honingraat, wordt zeer gewaardeerd vanwege zijn uitstekende specifieke sterkte, specifieke stijfheid en structurele stabiliteit. Bovendien heeft dit materiaal ook goede geluidsisolerende, warmte-isolerende en brandvertragende eigenschappen, en de rook- en toxiciteitsuitstoot tijdens verbranding is zeer laag. Deze kenmerken maken het een geschikt materiaal voor hoogwaardige toepassingen in de lucht- en ruimtevaart en hogesnelheidstransportmiddelen.
Hoewel de kosten van aramidepapier met een honingraatkern hoger liggen, wordt het vaak gekozen als een belangrijk lichtgewicht materiaal voor hoogwaardige apparatuur zoals vliegtuigen, raketten en satellieten, met name bij de productie van structurele componenten die een brede golfdoorlaatbaarheid en hoge stijfheid vereisen.
Voordelen van lichtgewicht
Als belangrijk constructiemateriaal voor de romp speelt aramidepapier een essentiële rol in grote, economische vliegtuigen voor lage hoogtes, zoals eVTOL's, met name als honingraatstructuur van koolstofvezel.
Ook op het gebied van onbemande luchtvaartuigen wordt Nomex-honingraatmateriaal (aramidepapier) veelvuldig gebruikt, onder andere in de romp, de vleugelbekleding, de voorrand en andere onderdelen.
Andersandwichcomposietmaterialen
Bij vliegtuigen die op lage hoogte vliegen, zoals onbemande luchtvaartuigen, worden naast versterkte materialen zoals koolstofvezel, glasvezel en aramidevezel ook veelvuldig sandwichconstructiematerialen zoals honingraatstructuren, folie, schuimplastic en schuimlijm gebruikt.
Bij de keuze van sandwichmaterialen worden veelal honingraatstructuren (zoals papierhoningraat, Nomex-honingraat, enz.), houten structuren (zoals berkenhout, paulowniahout, grenenhout, lindenhout, enz.) en schuimstructuren (zoals polyurethaan, polyvinylchloride, polystyreenschuim, enz.) gebruikt.
De schuimsandwichconstructie wordt veelvuldig gebruikt in de constructie van UAV-rompen vanwege de waterdichte en drijvende eigenschappen en het technologische voordeel dat de holtes in de interne structuur van de vleugel en staartvleugel volledig kunnen worden opgevuld.
Bij het ontwerpen van UAV's met lage snelheid worden honingraat sandwichconstructies doorgaans gebruikt voor onderdelen met lage sterkte-eisen, regelmatige vormen, grote gebogen oppervlakken en een eenvoudige lay-out, zoals stabilisatievlakken van de voorvleugel, verticale staartvlakken, vleugelstabilisatievlakken, enz. Voor onderdelen met complexe vormen en kleine gebogen oppervlakken, zoals hoogteroeroppervlakken, richtingsroeroppervlakken, rolroeroppervlakken, enz., wordt de voorkeur gegeven aan schuim sandwichconstructies. Voor sandwichconstructies die een hogere sterkte vereisen, kan gekozen worden voor houten sandwichconstructies. Voor onderdelen die zowel een hoge sterkte als een hoge stijfheid vereisen, zoals de rompbeplating, T-balken, L-balken, enz., wordt meestal een laminaatconstructie gebruikt. De productie van deze componenten vereist voorvorming, waarbij, afhankelijk van de vereiste stijfheid in het vlak, buigsterkte, torsiestijfheid en sterkte-eisen, de juiste versterkende vezels, matrixmateriaal, vezelgehalte en laminaat worden geselecteerd, en verschillende leghoeken, lagen en laagvolgordes worden ontworpen, en het uithardingsproces plaatsvindt bij verschillende verwarmingstemperaturen en drukken.
Geplaatst op: 22 november 2024
