Аэрокосмические композиты и съемные авиационные конструкции

Передовые аэрокосмические композиты.

В 1980-х годах разработчики материалов осознали потенциальные возможности применения передовых термопластичных композитов в качестве альтернативы металлам в коммерческих самолетах. Композит можно определить как материал, состоящий из двух или более отдельных компонентов, по крайней мере один из которых служит в качестве армирующего агента. Например, кость можно классифицировать как современный композит, поскольку она содержит длинные непрерывные волокна, встроенные в матрицу из фосфата кальция. Волокна в кости ориентированы в направлении, которое поглощает нагрузки, обычно воздействующие на кость.

Усовершенствованные органические полимерные композиты могут быть спроектированы как изотропные (одинаковые механические свойства во всех направлениях) или анизотропные (различные механические свойства в разных направлениях). Как и в случае с костными композитами, армирующие волокна могут быть ориентированы в направлениях, обеспечивающих поглощение нагрузок. Анизотропная структура — особенность композитов, отличающая их от обычных металлов (разрабатываются новые металлокомпозиты с анизотропной ориентацией волокон).

В то время как передовые композиты связаны с термореактивными смолами, инженерные термопласты считаются еще одним вариантом. Термопласты имеют два преимущества с точки зрения экономичности процесса. Во-первых, у них нет ограниченного срока годности; это устраняет необходимость в среде хранения с регулируемой температурой/влажностью. Во-вторых, они не требуют отверждения; это сокращает общее время производства. Также возможны незначительные модификации после формования, а оставшиеся обрезки можно использовать повторно.

Усовершенствованные изотропные термопластичные композиты разрабатываются для наружных панелей кузова автомобилей, а анизотропные разрабатываются для деталей самолетов и корпусов самолетов. Композиты для коммерческих самолетов включают дверцы доступа, в которых используются композиты PPS, и усовершенствованные конструкции крыльев тактических истребителей, изготовленные из PAI, — это два текущих применения высокоэффективных усовершенствованных термопластичных композитов.

Обычные армированные термопласты смешиваются с короткими волокнами, случайно распределенными в матрице смолы. Эти соединения изотропны и могут быть получены литьем под давлением. Литье под давлением является экономически эффективным процессом, поскольку оно обеспечивает быстрое крупносерийное производство. Усовершенствованные композиты армированы непрерывным волокном или тканью, которые невозможно изготовить традиционными методами литья под давлением.

Композиты, армированные волокном, обычно производятся методами намотки волокна и пултрузии. Усиления тканевых матов также можно наматывать и пултрудировать, особенно в предварительно пропитанной форме (препрег). Они также могут быть изготовлены с помощью компрессионного формования, модифицированных методов формования листов (включая штабелирование) и формования методом переноса смолы.

Разрабатываются различные конфигурации ткани, типы волокон и сорта углеродно-графитовых, арамидных и стеклянных волокон. Еще одно важное различие между обычными армированными пластиками и передовыми композитами заключается в содержании волокна. Усовершенствованные композиты имеют более 50 мас. содержание клетчатки (часто 70% по массе и более); обычные армированные пластмассы обычно содержат от 23 до 40 мас.% и никогда не более 55 мас.%.

Препреги конструкции самолета или съемные конструкции самолета легче хранить и обрабатывать более последовательно. Более дорогие, чем композиты из мокрой ткани и смолы, их использование снижает производственные затраты и улучшает варианты дизайна продукта. Препреги позволяют производить однородные детали с жесткими допусками, из которых можно производить готовые собранные изделия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *