Komposiitmaterjalidest on saanud ideaalsed materjalid madala kõrgusega õhusõidukite tootmiseks tänu oma kergele kaalule, suurele tugevusele, korrosioonikindlusele ja plastilisusele. Madala kõrgusega majanduse ajastul, mis taotleb tõhusust, aku vastupidavust ja keskkonnakaitset, mõjutab komposiitmaterjalide kasutamine mitte ainult õhusõidukite jõudlust ja ohutust, vaid on ka kogu tööstusharu arengu edendamise võti.
Süsinikkiudkomposiitmaterjal
Tänu oma kergele kaalule, suurele tugevusele, korrosioonikindlusele ja muudele omadustele on süsinikkiust saanud ideaalne materjal madala kõrgusega õhusõidukite tootmiseks. See mitte ainult ei vähenda õhusõidukite kaalu, vaid parandab ka jõudlust ja majanduslikku kasu ning on traditsiooniliste metallmaterjalide tõhus asendaja. Üle 90% õhusõidukite komposiitmaterjalidest on süsinikkiud ja ülejäänud umbes 10% on klaaskiud. eVTOL-õhusõidukites kasutatakse süsinikkiudu laialdaselt konstruktsioonielementides ja jõuseadmetes, moodustades umbes 75–80%, samas kui sisemised rakendused, nagu talad ja istmekonstruktsioonid, moodustavad 12–14% ning akusüsteemid ja avioonikaseadmed 8–12%.
Kiudainedklaasist komposiitmaterjal
Klaaskiuga tugevdatud plastik (GFRP) mängib oma korrosioonikindluse, kõrge ja madala temperatuurikindluse, kiirguskindluse, leegiaeglustuse ja vananemisvastaste omadustega olulist rolli madala kõrgusega õhusõidukite, näiteks droonide tootmisel. Selle materjali kasutamine aitab vähendada õhusõiduki kaalu, suurendada kasulikku koormust, säästa energiat ja saavutada ilusa väliskujunduse. Seetõttu on GFRP-st saanud üks võtmematerjale madala kõrgusega majanduses.
Madala kõrgusega õhusõidukite tootmisprotsessis kasutatakse klaaskiudkangast laialdaselt oluliste konstruktsioonielementide, näiteks kere, tiibade ja sabade valmistamisel. Selle kerged omadused aitavad parandada õhusõiduki püsikiiruse efektiivsust ning tagavad tugevama konstruktsiooni tugevuse ja stabiilsuse.
Komponentide puhul, mis vajavad suurepärast laineläbilaskvust, näiteks radoomide ja voolukatete puhul, kasutatakse tavaliselt klaaskiust komposiitmaterjale. Näiteks kõrgmäestiku pikamaa mehitamata õhusõiduk ja USA õhujõudude RQ-4 „Global Hawk” mehitamata õhusõiduk kasutavad oma tiibade, saba, mootoriruumi ja tagumise kere jaoks süsinikkiust komposiitmaterjale, samas kui radoom ja voolukate on valmistatud klaaskiust komposiitmaterjalidest, et tagada selge signaaliülekanne.
Klaaskiudkangast saab kasutada õhusõidukite katete ja akende valmistamiseks, mis mitte ainult ei paranda õhusõiduki välimust ja ilu, vaid suurendab ka sõidumugavust. Samamoodi saab satelliitide disainimisel klaaskiudkangast kasutada ka päikesepaneelide ja antennide välispinna struktuuri ehitamiseks, parandades seeläbi satelliitide välimust ja funktsionaalset töökindlust.
Aramiidkiudkomposiitmaterjal
Bioonilise loodusliku kärgstruktuuri kuusnurkse struktuuriga aramiidpaberist kärgstruktuuriga südamikmaterjal on kõrgelt hinnatud oma suurepärase eritugevuse, erijäikuse ja konstruktsiooni stabiilsuse poolest. Lisaks on sellel materjalil ka hea heliisolatsioon, soojusisolatsioon ja leegiaeglustavad omadused ning põlemisel tekkiv suits ja toksilisus on väga madalad. Need omadused muudavad selle koha lennunduse ja kiirete transpordivahendite tipptasemel rakendustes.
Kuigi aramiidpaberist kärgstruktuuriga südamikumaterjali hind on kõrgem, valitakse see sageli peamiseks kergeks materjaliks tipptasemel seadmete, näiteks lennukite, rakettide ja satelliitide jaoks, eriti konstruktsioonielementide tootmisel, mis vajavad lairiba laine läbilaskvust ja suurt jäikust.
Kerged eelised
Kere põhikonstruktsioonimaterjalina mängib aramiidpaber olulist rolli madala kõrgusega ökonoomsetes õhusõidukites, näiteks eVTOL-is, eriti süsinikkiust kärgstruktuuriga võileivakihina.
Mehitamata õhusõidukite valdkonnas kasutatakse laialdaselt ka Nomexi kärgstruktuuriga materjali (aramiidpaberit), seda kasutatakse kere kestas, tiiva nahas ja esiservas ning muudes osades.
Muuvõileiva komposiitmaterjalid
Madala kõrgusega õhusõidukites, näiteks mehitamata õhusõidukites, kasutatakse tootmisprotsessis lisaks tugevdatud materjalidele, nagu süsinikkiud, klaaskiud ja aramiidkiud, laialdaselt ka võileivastruktuurimaterjale, nagu kärgstruktuur, kile, vahtplast ja vahtliim.
Võileivamaterjalide valikul kasutatakse tavaliselt kärgstruktuuriga võileiba (näiteks paberist kärgstruktuur, Nomexi kärgstruktuur jne), puidust võileiba (näiteks kask, paulownia, mänd, pärn jne) ja vahtplastist võileiba (näiteks polüuretaan, polüvinüülkloriid, vahtpolüstüreen jne).
Vahtmaterjalist võileivastruktuuri on laialdaselt kasutatud mehitamata õhusõidukite kerekonstruktsioonides tänu oma veekindlusele ja ujuvusele ning tehnoloogilistele eelistele, mis tulenevad võimest täita tiiva ja sabatiiva sisestruktuuri õõnsusi tervikuna.
Madala kiirusega mehitamata õhusõidukite (UAV) projekteerimisel kasutatakse kärgstruktuuriga võileivastruktuure tavaliselt madala tugevusnõudega, korrapärase kujuga, suurte kõverate pindadega ja kergesti paigaldatavate osade jaoks, näiteks esitiiva stabilisaatorpinnad, vertikaalse saba stabilisaatorpinnad, tiiva stabilisaatorpinnad jne. Keerulise kuju ja väikeste kõverate pindadega osade jaoks, näiteks liftipindade, roolipindade, aileroni roolipindade jne jaoks, on eelistatud vahtplastist võileivastruktuurid. Suuremat tugevust nõudvate võileivastruktuuride jaoks võib valida puidust võileivastruktuurid. Nende osade jaoks, mis vajavad nii suurt tugevust kui ka suurt jäikust, näiteks kere väliskest, T-tala, L-tala jne, kasutatakse tavaliselt laminaatstruktuuri. Nende komponentide tootmine nõuab eelvormimist ning vastavalt nõutavale tasapinnalisele jäikusele, paindetugevusele, väändejäikusele ja tugevusnõuetele tuleb valida sobiv tugevdatud kiud, maatriksmaterjal, kiusisaldus ja laminaat ning kujundada erinevad paigaldusnurgad, kihid ja kihtide järjestus ning kõvendada erinevate kuumutustemperatuuride ja rõhu all.
Postituse aeg: 22. november 2024
