Kompozitné materiály sa stali ideálnymi materiálmi na výrobu lietadiel pre nízke nadmorské výšky vďaka svojej nízkej hmotnosti, vysokej pevnosti, odolnosti proti korózii a plasticite. V tejto ére ekonomiky pre nízke nadmorské výšky, ktorá sa zameriava na efektivitu, výdrž batérie a ochranu životného prostredia, používanie kompozitných materiálov nielen ovplyvňuje výkon a bezpečnosť lietadiel, ale je aj kľúčom k podpore rozvoja celého odvetvia.
Uhlíkové vláknokompozitný materiál
Vďaka svojej nízkej hmotnosti, vysokej pevnosti, odolnosti voči korózii a ďalším vlastnostiam sa uhlíkové vlákno stalo ideálnym materiálom na výrobu lietadiel pre nízke nadmorské výšky. Dokáže nielen znížiť hmotnosť lietadla, ale aj zlepšiť výkon a ekonomické výhody a stať sa účinnou náhradou za tradičné kovové materiály. Viac ako 90 % kompozitných materiálov vo skycaroch tvoria uhlíkové vlákna a zvyšných približne 10 % tvoria sklenené vlákna. V lietadlách eVTOL sa uhlíkové vlákno široko používa v konštrukčných komponentoch a pohonných systémoch, pričom predstavuje približne 75 – 80 %, zatiaľ čo vnútorné aplikácie, ako sú nosníky a konštrukcie sedadiel, tvoria 12 – 14 % a batériové systémy a avionické zariadenia tvoria 8 – 12 %.
Vlákninasklenený kompozitný materiál
Sklolaminát (GFRP) so svojou odolnosťou voči korózii, vysokým a nízkym teplotám, žiareniu, spomaľovačom horenia a starnutiu zohráva dôležitú úlohu pri výrobe lietadiel pre nízke nadmorské výšky, ako sú drony. Použitie tohto materiálu pomáha znižovať hmotnosť lietadla, zvyšovať užitočné zaťaženie, šetriť energiu a dosahovať krásny vonkajší dizajn. Preto sa GFRP stal jedným z kľúčových materiálov v ekonomike pre nízke nadmorské výšky.
Vo výrobnom procese lietadiel pre nízke výšky sa sklolaminátová tkanina široko používa pri výrobe kľúčových konštrukčných komponentov, ako sú draky lietadiel, krídla a chvosty. Jej ľahké vlastnosti pomáhajú zlepšiť cestovnú účinnosť lietadla a poskytujú silnejšiu konštrukčnú pevnosť a stabilitu.
Pre komponenty, ktoré vyžadujú vynikajúcu priepustnosť vĺn, ako sú radomy a kryty, sa zvyčajne používajú kompozitné materiály zo sklenených vlákien. Napríklad vysokohorské bezpilotné lietadlá s dlhým doletom a bezpilotné lietadlo RQ-4 „Global Hawk“ amerického letectva používajú kompozitné materiály z uhlíkových vlákien pre svoje krídla, chvost, motorový priestor a zadnú časť trupu, zatiaľ čo radom a kryt sú vyrobené zo sklenených vlákien, aby sa zabezpečil jasný prenos signálu.
Sklenené vlákno sa môže použiť na výrobu krytov a okien lietadiel, čo nielen zlepšuje vzhľad a krásu lietadla, ale aj zvyšuje pohodlie počas jazdy. Podobne sa pri navrhovaní satelitov môže sklenené vlákno použiť aj na vytvorenie vonkajšej povrchovej štruktúry solárnych panelov a antén, čím sa zlepšuje vzhľad a funkčná spoľahlivosť satelitov.
Aramidové vláknokompozitný materiál
Jadro z aramidového papierového voštinového materiálu, navrhnuté so šesťuholníkovou štruktúrou bionického prírodného včelieho plástu, je vysoko rešpektované pre svoju vynikajúcu špecifickú pevnosť, špecifickú tuhosť a štrukturálnu stabilitu. Okrem toho má tento materiál aj dobré zvukové a tepelné izolačné vlastnosti, spomaľuje horenie a dym a toxicita vznikajúce počas spaľovania sú veľmi nízke. Vďaka týmto vlastnostiam si zaslúži miesto vo vysoko kvalitných aplikáciách v leteckom priemysle a vysokorýchlostných dopravných prostriedkoch.
Hoci sú náklady na materiál s jadrom z aramidového papiera vyššie, často sa vyberá ako kľúčový ľahký materiál pre špičkové zariadenia, ako sú lietadlá, rakety a satelity, najmä pri výrobe konštrukčných komponentov, ktoré vyžadujú priepustnosť širokopásmových vĺn a vysokú tuhosť.
Výhody nízkej hmotnosti
Ako kľúčový materiál konštrukcie trupu zohráva aramidový papier dôležitú úlohu vo významných ekonomických lietadlách pre nízke výšky, ako sú eVTOL, najmä ako sendvičová vrstva z uhlíkových vlákien s voštinovým štruktúrnym prevedením.
V oblasti bezpilotných lietadiel sa hojne používa aj voštinový materiál Nomex (aramidový papier), ktorý sa používa v trupe, poťahu krídla, nábežnej hrane a ďalších častiach.
Inésendvičové kompozitné materiály
Lietadlá s nízkou nadmorskou výškou, ako napríklad bezpilotné lietadlá, okrem použitia vystužených materiálov, ako sú uhlíkové vlákna, sklenené vlákna a aramidové vlákna vo výrobnom procese, sa tiež široko používajú sendvičové konštrukčné materiály, ako sú voštiny, fólie, penové plasty a penové lepidlá.
Pri výbere sendvičových materiálov sa bežne používajú voštinové sendviče (ako napríklad papierové voštiny, Nomexové voštiny atď.), drevené sendviče (ako napríklad breza, paulownia, borovica, lipa atď.) a penové sendviče (ako napríklad polyuretán, polyvinylchlorid, polystyrénová pena atď.).
Sendvičová penová konštrukcia sa široko používa v konštrukcii drakov UAV kvôli svojim vodotesným a plávajúcim vlastnostiam a technologickým výhodám, ktoré spočívajú v možnosti vyplniť dutiny vnútornej štruktúry krídla a chvostového krídla ako celku.
Pri navrhovaní nízkorýchlostných UAV sa voštinové sendvičové štruktúry zvyčajne používajú pre diely s nízkymi požiadavkami na pevnosť, pravidelnými tvarmi, veľkými zakrivenými povrchmi a ľahko sa rozkladajú, ako sú stabilizačné plochy predného krídla, stabilizačné plochy zvislého chvosta, stabilizačné plochy krídla atď. Pre diely so zložitými tvarmi a malými zakrivenými povrchmi, ako sú plochy výškovky, kormidla, kormidlá krídeliek atď., sa uprednostňujú penové sendvičové štruktúry. Pre sendvičové štruktúry, ktoré vyžadujú vyššiu pevnosť, sa môžu zvoliť drevené sendvičové štruktúry. Pre diely, ktoré vyžadujú vysokú pevnosť aj vysokú tuhosť, ako je poťah trupu, T-nosník, L-nosník atď., sa zvyčajne používa laminátová štruktúra. Výroba týchto komponentov vyžaduje predtvarovanie a podľa požadovanej rovinnej tuhosti, pevnosti v ohybe, torznej tuhosti a požiadaviek na pevnosť sa vyberá vhodné vystužené vlákno, matricový materiál, obsah vlákien a laminát, navrhujú sa rôzne uhly pokládky, vrstvy a postupnosť vrstvenia a vytvrdzujú sa pri rôznych teplotách ohrevu a tlakoch.
Čas uverejnenia: 22. novembra 2024
