Kompozitní materiály se staly ideálními materiály pro výrobu letadel pro nízké výšky díky své nízké hmotnosti, vysoké pevnosti, odolnosti proti korozi a plasticitě. V této éře ekonomiky pro nízké výšky, která se zaměřuje na efektivitu, výdrž baterie a ochranu životního prostředí, ovlivňuje použití kompozitních materiálů nejen výkon a bezpečnost letadel, ale je také klíčem k podpoře rozvoje celého odvětví.
Uhlíková vláknakompozitní materiál
Díky své nízké hmotnosti, vysoké pevnosti, odolnosti proti korozi a dalším vlastnostem se uhlíková vlákna stala ideálním materiálem pro výrobu letadel pro nízké výšky. Dokáží nejen snížit hmotnost letadla, ale také zlepšit výkon a ekonomické výhody a stát se účinnou náhradou tradičních kovových materiálů. Více než 90 % kompozitních materiálů ve skycarech tvoří uhlíková vlákna a zbývajících asi 10 % tvoří skleněná vlákna. V letadlech eVTOL se uhlíková vlákna široce používají v konstrukčních součástech a pohonných systémech, což představuje asi 75–80 %, zatímco vnitřní aplikace, jako jsou nosníky a konstrukce sedadel, tvoří 12–14 % a bateriové systémy a avionické vybavení 8–12 %.
Vláknoskleněný kompozitní materiál
Plast vyztužený skelnými vlákny (GFRP) hraje díky své odolnosti proti korozi, vysokým a nízkým teplotám, záření, zpomalování hoření a proti stárnutí důležitou roli při výrobě letadel pro nízké výšky, jako jsou drony. Použití tohoto materiálu pomáhá snížit hmotnost letadla, zvýšit užitečné zatížení, šetřit energii a dosáhnout krásného vnějšího designu. GFRP se proto stal jedním z klíčových materiálů v ekonomice nízkých nadmořských výšek.
Ve výrobním procesu letadel pro nízké výšky se sklolaminátová tkanina široce používá při výrobě klíčových konstrukčních prvků, jako jsou draky letadel, křídla a ocasní plochy. Její lehké vlastnosti pomáhají zlepšit cestovní účinnost letadla a poskytují větší konstrukční pevnost a stabilitu.
Pro komponenty, které vyžadují vynikající propustnost vln, jako jsou radomy a kryty, se obvykle používají kompozitní materiály ze skelných vláken. Například bezpilotní letouny s dlouhým doletem pro vysoké výšky a bezpilotní letoun RQ-4 „Global Hawk“ amerického letectva používají kompozitní materiály z uhlíkových vláken pro svá křídla, ocasní plochu, motorový prostor a zadní část trupu, zatímco radom a kryt jsou vyrobeny ze skelných vláken, aby byl zajištěn jasný přenos signálu.
Skleněná tkanina může být použita k výrobě krytů a oken letadel, což nejen zlepšuje vzhled a krásu letadla, ale také zvyšuje pohodlí při jízdě. Podobně lze v konstrukci satelitů použít skleněnou tkaninu také k vytvoření vnější povrchové struktury solárních panelů a antén, čímž se zlepšuje vzhled a funkční spolehlivost satelitů.
Aramidové vláknokompozitní materiál
Aramidový papírový materiál s jádrem z voštiny, navržený s hexagonální strukturou bionické přírodní voštiny, je vysoce ceněn pro svou vynikající specifickou pevnost, specifickou tuhost a strukturální stabilitu. Kromě toho má tento materiál také dobré zvukové a tepelné izolační vlastnosti, nehořlavost a kouř a toxicita vznikající při spalování jsou velmi nízké. Díky těmto vlastnostem zaujímá místo ve špičkových aplikacích v leteckém průmyslu a vysokorychlostních dopravních prostředcích.
Přestože je cena aramidového papírového voštinového jádra vyšší, často se volí jako klíčový lehký materiál pro špičková zařízení, jako jsou letadla, rakety a satelity, zejména při výrobě konstrukčních prvků, které vyžadují propustnost širokopásmových vln a vysokou tuhost.
Výhody lehké konstrukce
Jako klíčový materiál konstrukce trupu hraje aramidový papír zásadní roli ve významných ekonomických letadlech pro nízké výšky, jako jsou eVTOL, zejména jako sendvičová vrstva z uhlíkových vláken s voštinovou strukturou.
V oblasti bezpilotních letounů se hojně používá také voštinový materiál Nomex (aramidový papír), který se používá v trupu, potahu křídel, náběžné hraně a dalších částech.
Ostatnísendvičové kompozitní materiály
Nízkoletové letouny, jako jsou bezpilotní letouny, kromě použití vyztužených materiálů, jako jsou uhlíková vlákna, skleněná vlákna a aramidová vlákna, ve výrobním procesu používají také sendvičové konstrukční materiály, jako je voština, fólie, pěnový plast a pěnové lepidlo.
Při výběru sendvičových materiálů se běžně používají voštinové sendviče (jako je papírová voština, nomexová voština atd.), dřevěné sendviče (jako je bříza, paulownie, borovice, lípa atd.) a pěnové sendviče (jako je polyuretan, polyvinylchlorid, polystyrenová pěna atd.).
Pěnová sendvičová struktura se široce používá v konstrukci draků bezpilotních letadel (UAV) díky svým vodotěsným a plovoucím vlastnostem a technologickým výhodám, které spočívají v možnosti vyplnit dutiny vnitřní struktury křídla a ocasního křídla jako celku.
Při navrhování nízkorychlostních bezpilotních letounů se pro díly s nízkými požadavky na pevnost, pravidelnými tvary, velkými zakřivenými plochami a snadnou rozkládací konstrukcí, jako jsou stabilizační plochy předních křídel, stabilizační plochy svislých ocasních ploch, stabilizační plochy křídel atd., obvykle používají voštinové sendvičové struktury. Pro díly se složitými tvary a malými zakřivenými plochami, jako jsou plochy výškovky, kormidla, křidélka atd., se upřednostňují pěnové sendvičové struktury. Pro sendvičové struktury, které vyžadují vyšší pevnost, lze zvolit dřevěné sendvičové struktury. Pro díly, které vyžadují vysokou pevnost i vysokou tuhost, jako je potah trupu, T-nosník, L-nosník atd., se obvykle používá laminátová konstrukce. Výroba těchto součástí vyžaduje předtvarování a podle požadované rovinné tuhosti, pevnosti v ohybu, torzní tuhosti a požadavků na pevnost se volí vhodné vyztužené vlákno, materiál matrice, obsah vláken a laminát, navrhují se různé úhly pokládky, vrstvy a pořadí vrstvení a vytvrzují se různými teplotami ohřevu a tlaky.
Čas zveřejnění: 22. listopadu 2024
