مواد کامپوزیتی به دلیل سبکی، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و انعطاف‌پذیری، به مواد ایده‌آلی برای ساخت هواپیماهای کم ارتفاع تبدیل شده‌اند. در این دوره از اقتصاد کم ارتفاع که به دنبال کارایی، عمر باتری و حفاظت از محیط زیست است، استفاده از مواد کامپوزیتی نه تنها بر عملکرد و ایمنی هواپیما تأثیر می‌گذارد، بلکه کلید ارتقای توسعه کل صنعت نیز می‌باشد.
فیبر کربنمواد کامپوزیت
فیبر کربن به دلیل سبکی، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و سایر ویژگی‌هایش، به ماده‌ای ایده‌آل برای ساخت هواپیماهای کم ارتفاع تبدیل شده است. این ماده نه تنها می‌تواند وزن هواپیما را کاهش دهد، بلکه عملکرد و مزایای اقتصادی را نیز بهبود می‌بخشد و جایگزین موثری برای مواد فلزی سنتی می‌شود. بیش از ۹۰٪ مواد کامپوزیتی در اسکای‌کارها فیبر کربن و حدود ۱۰٪ باقی‌مانده فیبر شیشه هستند. در هواپیماهای eVTOL، فیبر کربن به طور گسترده در اجزای سازه‌ای و سیستم‌های پیشرانش استفاده می‌شود و حدود ۷۵ تا ۸۰٪ را تشکیل می‌دهد، در حالی که کاربردهای داخلی مانند تیرها و سازه‌های صندلی ۱۲ تا ۱۴٪ و سیستم‌های باتری و تجهیزات اویونیک ۸ تا ۱۲٪ را تشکیل می‌دهند.
فیبرمواد کامپوزیت شیشه ای
پلاستیک تقویت‌شده با فایبرگلاس (GFRP) با مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا و پایین، مقاومت در برابر تابش، مقاومت در برابر شعله و ویژگی‌های ضد پیری، نقش مهمی در ساخت هواپیماهای کم ارتفاع مانند پهپادها ایفا می‌کند. کاربرد این ماده به کاهش وزن هواپیما، افزایش بار مفید، صرفه‌جویی در انرژی و دستیابی به طراحی بیرونی زیبا کمک می‌کند. بنابراین، GFRP به یکی از مواد کلیدی در اقتصاد کم ارتفاع تبدیل شده است.
در فرآیند تولید هواپیماهای کم ارتفاع، پارچه فایبرگلاس به طور گسترده در ساخت اجزای ساختاری کلیدی مانند بدنه هواپیما، بال‌ها و دم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ویژگی‌های سبک وزن آن به بهبود راندمان کروز هواپیما کمک می‌کند و استحکام و پایداری ساختاری قوی‌تری را فراهم می‌کند.
برای اجزایی که نیاز به نفوذپذیری عالی در برابر موج دارند، مانند رادوم‌ها و فیرینگ‌ها، معمولاً از مواد کامپوزیتی فایبرگلاس استفاده می‌شود. به عنوان مثال، پهپاد دوربرد با ارتفاع بالا و پهپاد RQ-4 "Global Hawk" نیروی هوایی ایالات متحده از مواد کامپوزیتی فیبر کربنی برای بال‌ها، دم، محفظه موتور و بدنه عقب خود استفاده می‌کنند، در حالی که رادوم و فیرینگ از مواد کامپوزیتی فایبرگلاس ساخته شده‌اند تا انتقال سیگنال واضح تضمین شود.
از پارچه فایبرگلاس می‌توان برای ساخت قاب و پنجره‌های هواپیما استفاده کرد که نه تنها ظاهر و زیبایی هواپیما را افزایش می‌دهد، بلکه راحتی سفر را نیز افزایش می‌دهد. به طور مشابه، در طراحی ماهواره، می‌توان از پارچه فایبرگلاس برای ساخت ساختار سطح بیرونی پنل‌های خورشیدی و آنتن‌ها نیز استفاده کرد و در نتیجه ظاهر و قابلیت اطمینان عملکردی ماهواره‌ها را بهبود بخشید.
الیاف آرامیدمواد کامپوزیت
ماده هسته لانه زنبوری کاغذی آرامید که با ساختار شش ضلعی لانه زنبوری طبیعی بیونیک طراحی شده است، به دلیل استحکام ویژه عالی، سختی ویژه و پایداری ساختاری بسیار مورد توجه است. علاوه بر این، این ماده همچنین دارای عایق صوتی، عایق حرارتی و خواص ضد شعله خوبی است و دود و سمیت تولید شده در حین احتراق بسیار کم است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که در کاربردهای سطح بالای هوافضا و وسایل حمل و نقل پرسرعت جایگاهی داشته باشد.
اگرچه هزینه مواد هسته لانه زنبوری کاغذ آرامید بیشتر است، اما اغلب به عنوان یک ماده سبک وزن کلیدی برای تجهیزات رده بالا مانند هواپیما، موشک و ماهواره انتخاب می‌شود، به خصوص در ساخت اجزای سازه‌ای که نیاز به نفوذپذیری موج پهن باند و استحکام بالا دارند.
مزایای سبک وزن
کاغذ آرامید به عنوان یک ماده کلیدی در ساختار بدنه هواپیما، نقش حیاتی در هواپیماهای اقتصادی کم ارتفاع مانند eVTOL ایفا می‌کند، به خصوص به عنوان یک لایه ساندویچی لانه زنبوری از جنس الیاف کربن.
در زمینه وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین، مواد لانه زنبوری Nomex (کاغذ آرامید) نیز به طور گسترده استفاده می‌شود، از آن در پوسته بدنه، پوست بال و لبه جلویی و سایر قطعات استفاده می‌شود.
دیگرمواد کامپوزیت ساندویچی
هواپیماهای کم ارتفاع، مانند وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین، علاوه بر استفاده از مواد تقویت شده مانند الیاف کربن، الیاف شیشه و الیاف آرامید در فرآیند تولید، از مواد ساختاری ساندویچی مانند لانه زنبوری، فیلم، پلاستیک فوم و چسب فوم نیز به طور گسترده استفاده می شود.
در انتخاب مواد ساندویچ، معمولاً از ساندویچ لانه زنبوری (مانند لانه زنبوری کاغذی، لانه زنبوری Nomex و غیره)، ساندویچ چوبی (مانند توس، پالونیا، کاج، چوب لاله درختی و غیره) و ساندویچ فوم (مانند پلی اورتان، پلی وینیل کلرید، فوم پلی استایرن و غیره) استفاده می‌شود.
سازه ساندویچ فوم به دلیل ویژگی‌های ضد آب و شناور بودن و مزایای تکنولوژیکی آن در پر کردن حفره‌های ساختار داخلی بال و بالچه دم به طور کلی، به طور گسترده در ساختار بدنه پهپادها مورد استفاده قرار گرفته است.
هنگام طراحی پهپادهای کم‌سرعت، معمولاً از سازه‌های ساندویچی لانه زنبوری برای قطعاتی با الزامات استحکام پایین، اشکال منظم، سطوح منحنی بزرگ و چیدمان آسان، مانند سطوح تثبیت‌کننده بال جلو، سطوح تثبیت‌کننده دم عمودی، سطوح تثبیت‌کننده بال و غیره استفاده می‌شود. برای قطعاتی با اشکال پیچیده و سطوح منحنی کوچک، مانند سطوح آسانسور، سطوح سکان، سطوح سکان ایلرون و غیره، سازه‌های ساندویچی فومی ترجیح داده می‌شوند. برای سازه‌های ساندویچی که به استحکام بالاتری نیاز دارند، می‌توان سازه‌های ساندویچی چوبی را انتخاب کرد. برای قطعاتی که به استحکام و سختی بالا نیاز دارند، مانند پوسته بدنه، تیر T شکل، تیر L شکل و غیره، معمولاً از سازه لمینت استفاده می‌شود. ساخت این قطعات نیاز به پیش‌شکل‌دهی دارد و با توجه به سختی درون صفحه‌ای، مقاومت خمشی، سختی پیچشی و الزامات استحکام، فیبر تقویت‌شده، ماده ماتریس، محتوای فیبر و لمینت مناسب را انتخاب کنید و زوایای چیدمان، لایه‌ها و توالی لایه‌بندی مختلف را طراحی کنید و از طریق دماهای گرمایشی و فشارهای مختلف تحت فشار قرار دهید.
زمان ارسال: ۲۲ نوامبر ۲۰۲۴
