Vật liệu composite đã trở thành vật liệu lý tưởng để chế tạo máy bay tầm thấp vì trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và tính dẻo. Trong thời đại kinh tế tầm thấp theo đuổi hiệu quả, tuổi thọ pin và bảo vệ môi trường, việc sử dụng vật liệu composite không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ an toàn của máy bay mà còn là chìa khóa thúc đẩy sự phát triển của toàn bộ ngành.
Sợi carbonvật liệu tổng hợp
Do trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và các đặc tính khác, sợi carbon đã trở thành vật liệu lý tưởng để sản xuất máy bay tầm thấp. Nó không chỉ có thể giảm trọng lượng của máy bay mà còn cải thiện hiệu suất và lợi ích kinh tế, đồng thời trở thành vật liệu thay thế hiệu quả cho vật liệu kim loại truyền thống. Hơn 90% vật liệu composite trong xe bay là sợi carbon và khoảng 10% còn lại là sợi thủy tinh. Trong máy bay eVTOL, sợi carbon được sử dụng rộng rãi trong các thành phần cấu trúc và hệ thống đẩy, chiếm khoảng 75-80%, trong khi các ứng dụng bên trong như dầm và cấu trúc ghế chiếm 12-14%, và hệ thống pin và thiết bị điện tử hàng không chiếm 8-12%.
Chất xơvật liệu composite thủy tinh
Nhựa gia cường sợi thủy tinh (GFRP), với đặc tính chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao và thấp, chống bức xạ, chống cháy và chống lão hóa, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất máy bay tầm thấp như máy bay không người lái. Việc ứng dụng vật liệu này giúp giảm trọng lượng của máy bay, tăng tải trọng, tiết kiệm năng lượng và đạt được thiết kế bên ngoài đẹp mắt. Do đó, GFRP đã trở thành một trong những vật liệu chủ chốt trong nền kinh tế tầm thấp.
Trong quá trình sản xuất máy bay tầm thấp, vải sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi để sản xuất các thành phần cấu trúc chính như khung máy bay, cánh và đuôi. Đặc tính nhẹ của nó giúp cải thiện hiệu suất bay của máy bay và mang lại độ bền và độ ổn định cấu trúc mạnh mẽ hơn.
Đối với các thành phần yêu cầu khả năng thấm sóng tuyệt vời, chẳng hạn như mái che radar và vỏ bọc, vật liệu composite sợi thủy tinh thường được sử dụng. Ví dụ, UAV tầm xa tầm cao và UAV RQ-4 “Global Hawk” của Không quân Hoa Kỳ sử dụng vật liệu composite sợi carbon cho cánh, đuôi, khoang động cơ và thân sau, trong khi mái che radar và vỏ bọc được làm bằng vật liệu composite sợi thủy tinh để đảm bảo truyền tín hiệu rõ ràng.
Vải sợi thủy tinh có thể được sử dụng để làm vỏ máy bay và cửa sổ, không chỉ làm tăng vẻ ngoài và vẻ đẹp của máy bay mà còn tăng thêm sự thoải mái khi bay. Tương tự như vậy, trong thiết kế vệ tinh, vải sợi thủy tinh cũng có thể được sử dụng để chế tạo cấu trúc bề mặt bên ngoài của tấm pin mặt trời và ăng-ten, do đó cải thiện vẻ ngoài và độ tin cậy về mặt chức năng của vệ tinh.
Sợi Aramidvật liệu tổng hợp
Vật liệu lõi tổ ong giấy aramid được thiết kế với cấu trúc lục giác của tổ ong sinh học tự nhiên được đánh giá cao vì độ bền riêng, độ cứng riêng và độ ổn định về cấu trúc tuyệt vời. Ngoài ra, vật liệu này còn có đặc tính cách âm, cách nhiệt và chống cháy tốt, khói và độc tính sinh ra trong quá trình đốt cháy rất thấp. Những đặc điểm này khiến nó chiếm một vị trí trong các ứng dụng cao cấp của hàng không vũ trụ và phương tiện vận tải tốc độ cao.
Mặc dù chi phí vật liệu lõi tổ ong bằng giấy aramid cao hơn, nhưng nó thường được chọn làm vật liệu nhẹ chủ chốt cho các thiết bị cao cấp như máy bay, tên lửa và vệ tinh, đặc biệt là trong sản xuất các bộ phận cấu trúc đòi hỏi khả năng thấm sóng băng thông rộng và độ cứng cao.
Lợi ích nhẹ
Là vật liệu cấu trúc thân máy bay quan trọng, giấy aramid đóng vai trò quan trọng trong các loại máy bay tiết kiệm năng lượng tầm thấp như eVTOL, đặc biệt là lớp sợi carbon dạng tổ ong.
Trong lĩnh vực máy bay không người lái, vật liệu tổ ong Nomex (giấy aramid) cũng được sử dụng rộng rãi, nó được sử dụng trong vỏ thân máy bay, da cánh và cạnh trước và các bộ phận khác.
Khácvật liệu composite sandwich
Máy bay tầm thấp như máy bay không người lái, ngoài việc sử dụng các vật liệu gia cường như sợi carbon, sợi thủy tinh, sợi aramid trong quá trình chế tạo, các vật liệu kết cấu dạng bánh sandwich như tổ ong, màng, nhựa xốp, keo xốp cũng được sử dụng rộng rãi.
Trong việc lựa chọn vật liệu làm lớp sandwich, thường dùng là lớp sandwich dạng tổ ong (như tổ ong giấy, tổ ong Nomex, v.v.), lớp sandwich dạng gỗ (như gỗ bạch dương, gỗ hông, gỗ thông, gỗ balsa, v.v.) và lớp sandwich dạng xốp (như polyurethane, polyvinyl clorua, bọt polystyrene, v.v.).
Cấu trúc bánh sandwich xốp đã được sử dụng rộng rãi trong cấu trúc khung máy bay UAV vì đặc tính chống thấm nước và nổi cũng như lợi thế về mặt công nghệ khi có thể lấp đầy các khoang trong cấu trúc bên trong của cánh và cánh đuôi nói chung.
Khi thiết kế UAV tốc độ thấp, cấu trúc bánh sandwich tổ ong thường được sử dụng cho các bộ phận có yêu cầu độ bền thấp, hình dạng đều đặn, bề mặt cong lớn và dễ bố trí, chẳng hạn như bề mặt ổn định cánh trước, bề mặt ổn định đuôi thẳng đứng, bề mặt ổn định cánh, v.v. Đối với các bộ phận có hình dạng phức tạp và bề mặt cong nhỏ, chẳng hạn như bề mặt thang máy, bề mặt bánh lái, bề mặt bánh lái cánh tà, v.v., cấu trúc bánh sandwich xốp được ưu tiên. Đối với các cấu trúc bánh sandwich yêu cầu độ bền cao hơn, có thể chọn cấu trúc bánh sandwich bằng gỗ. Đối với những bộ phận yêu cầu cả độ bền cao và độ cứng cao, chẳng hạn như vỏ thân máy bay, dầm chữ T, dầm chữ L, v.v., cấu trúc nhiều lớp thường được sử dụng. Việc chế tạo các thành phần này đòi hỏi phải tạo hình trước và theo yêu cầu về độ cứng trong mặt phẳng, độ bền uốn, độ cứng xoắn và độ bền, hãy chọn sợi gia cố, vật liệu nền, hàm lượng sợi và lớp nhiều lớp thích hợp, đồng thời thiết kế các góc đặt, lớp và trình tự xếp lớp khác nhau và xử lý thông qua các nhiệt độ gia nhiệt và áp suất nén khác nhau.
Thời gian đăng: 22-11-2024
