навіны

Даўно залежачы ад тэрмарэактыўных матэрыялаў з вугляроднага валакна для вырабу вельмі трывалых кампазітных структурных дэталяў для самалётаў, вытворцы аэракасмічнага абсталявання цяпер ахопліваюць іншы клас матэрыялаў з вугляроднага валакна, паколькі тэхналагічны прагрэс абяцае аўтаматызаваную вытворчасць новых нетэрмасектывных дэталяў у вялікіх аб'ёмах, нізкіх коштах і меншы вага.

У той час як тэрмапластычныя кампазітныя матэрыялы з вугляродным валакном «існуюць ужо даўно», толькі нядаўна вытворцы аэракасмічнай прамысловасці змаглі разгледзець магчымасць іх шырокага выкарыстання ў вырабе дэталяў самалётаў, у тым ліку асноўных структурных кампанентаў, сказаў Стэфан Дыён, віцэ-прэзідэнт па інжынерыі ў падраздзяленні Advanced Structures Collins Aerospace.

Тэрмапластычныя кампазітныя матэрыялы з вугляроднага валакна патэнцыйна даюць вытворцам кампазітаў аэракасмічнага абсталявання некалькі пераваг у параўнанні з термореактивными кампазітамі, але да нядаўняга часу вытворцы не маглі вырабляць дэталі з тэрмапластычных кампазітаў з высокай хуткасцю і па нізкай цане, сказаў ён.

За апошнія пяць гадоў OEM-вытворцы пачалі глядзець не толькі на выраб дэталяў з тэрмарэактыўных матэрыялаў па меры развіцця навукі аб вытворчасці кампазіцыйных дэталяў з вугляроднага валакна, спачатку з выкарыстаннем метадаў улівання смалы і фармавання смалы з пераносам (RTM) для вырабу дэталяў самалётаў, а потым выкарыстоўваць тэрмапластычныя кампазіты.

Кампанія GKN Aerospace уклала значныя сродкі ў распрацоўку сваёй тэхналогіі ўлівання смалы і RTM для вытворчасці кампанентаў канструкцый буйных самалётаў па даступных цэнах і з высокімі тэмпамі. Па словах Макса Браўна, віцэ-прэзідэнта па тэхналогіях ініцыятывы перадавых тэхналогій GKN Aerospace Horizon 3, GKN цяпер вырабляе цэльны кампазітны лонжерон крыла даўжынёй 17 метраў з выкарыстаннем інфузійнай смалы.

Па словах Дыёна, значныя інвестыцыі вытворцаў кампазітаў у вытворчасць кампазітаў за апошнія некалькі гадоў таксама ўключалі стратэгічныя выдаткі на развіццё патэнцыялу, каб дазволіць вырабляць у вялікіх аб'ёмах тэрмапластычныя дэталі.

Самая прыкметная розніца паміж рэактыўнымі і тэрмапластычнымі матэрыяламі заключаецца ў тым, што рэактыўныя матэрыялы павінны захоўвацца ў халадзільным сховішчы перад тым, як іх фармаваць у дэталі, і пасля таго, як яны сфарміраваны, тэрмарэактыўная дэталь павінна праходзіць шматгадзінную апрацоўку ў аўтаклаве. Гэтыя працэсы патрабуюць шмат энергіі і часу, таму выдаткі на вытворчасць термореактивных дэталяў, як правіла, застаюцца высокімі.

Зацвярдзенне незваротна змяняе малекулярную структуру термореактивного кампазіта, надаючы дэталі трываласць. Аднак на сучасным этапе тэхналагічнага развіцця зацвярдзенне таксама робіць матэрыял у частцы непрыдатным для паўторнага выкарыстання ў першасным канструктыўным кампаненце.

Аднак тэрмапластычныя матэрыялы не патрабуюць халоднага захоўвання або выпякання, калі іх вырабляюць на часткі, па словах Дыёна. Яны могуць быць адштампаваны ў канчатковую форму простай дэталі - кожны кранштэйны для рам фюзеляжа ў Airbus A350 з'яўляецца дэталлю з тэрмапластычнага кампазітнага матэрыялу - або ў прамежкавую стадыю больш складанага кампанента.

Тэрмапластычныя матэрыялы можна зварваць рознымі спосабамі, што дазваляе вырабляць складаныя дэталі высокай формы з простых субканструкцый. Сёння ў асноўным выкарыстоўваецца індукцыйная зварка, якая дазваляе вырабляць толькі плоскія дэталі пастаяннай таўшчыні з дадатковых частак, па словах Дыёна. Тым не менш, Collins распрацоўвае метады вібрацыйнай і фрыкцыйнай зваркі для злучэння тэрмапластычных дэталяў, якія пасля сертыфікацыі, як чакаецца, у канчатковым выніку дазволяць вырабляць «сапраўды прасунутыя складаныя структуры», сказаў ён.

Здольнасць зварваць разам тэрмапластычныя матэрыялы для стварэння складаных канструкцый дазваляе вытворцам адмовіцца ад металічных шруб, крапежных дэталяў і завес, неабходных тэрмарэактыўным дэталям для злучэння і згортвання, што стварае перавага па зніжэнні вагі прыкладна на 10 працэнтаў, лічыць Браўн.

Тым не менш, па словах Браўна, тэрмапластычныя кампазіты лепш счапляюцца з металамі, чым термореактивные. У той час як прамысловыя даследаванні і распрацоўкі, накіраваныя на распрацоўку практычнага прымянення гэтай тэрмапластычнай уласцівасці, застаюцца «на ўзроўні тэхналагічнай гатоўнасці ранняй сталасці», у рэшце рэшт гэта можа дазволіць аэракасмічным інжынерам распрацоўваць кампаненты, якія змяшчаюць гібрыдныя тэрмапластычныя і металічныя інтэграваныя структуры.

Адным з патэнцыйных прымяненняў можа быць, напрыклад, цэльнае, лёгкае пасажырскае сядзенне авіялайнера, якое змяшчае ўсе металічныя схемы, неабходныя для інтэрфейсу, які выкарыстоўваецца пасажырам для выбару і кіравання забаўляльнымі сродкамі ў палёце, асвятлення сядзення, верхняга вентылятара , нахіл сядзення з электронным кіраваннем, непразрыстасць шторкі і іншыя функцыі.

У адрозненне ад термореактивных матэрыялаў, якія маюць патрэбу ў отверждении для атрымання калянасці, трываласці і формы, неабходных для дэталяў, у якія яны вырабляюцца, малекулярная структура тэрмапластычных кампазітных матэрыялаў не змяняецца, калі іх вырабляюць у дэталі, па словах Дыёна.

У выніку тэрмапластычныя матэрыялы нашмат больш устойлівыя да разбурэння пры ўдары, чым термореактивные матэрыялы, у той жа час прапаноўваючы аналагічную, калі не больш трывалую, структурную глейкасць і трываласць. "Такім чынам, вы можаце канструяваць [дэталі] значна больш тонкіх памераў", - сказаў Дыён, што азначае, што тэрмапластычныя дэталі важаць менш, чым любыя тэрмарэактыўныя дэталі, якія яны замяняюць, нават акрамя дадатковага зніжэння вагі ў выніку таго, што тэрмапластычныя дэталі не патрабуюць металічных шруб або крапежных элементаў. .

Перапрацоўка тэрмапластычных дэталяў таксама павінна апынуцца больш простым працэсам, чым перапрацоўка тэрмарэактыўных дэталяў. Пры сучасным стане тэхналогій (і яшчэ некаторы час) незваротныя змены ў малекулярнай структуры, якія ўзнікаюць у выніку отвержденія термореактивных матэрыялаў, не дазваляюць выкарыстоўваць перапрацаваныя матэрыялы для вырабу новых дэталяў роўнай трываласці.

Перапрацоўка тэрмарэактыўных дэталяў прадугледжвае драбненне вугляродных валокнаў у матэрыяле на невялікія адрэзкі і спальванне сумесі валакна і смалы перад яе паўторнай апрацоўкай. Матэрыял, атрыманы для паўторнай апрацоўкі, структурна слабейшы ​​за тэрмарэактыўны матэрыял, з якога была выраблена перапрацаваная частка, таму перапрацоўка тэрмарэактыўных частак у новыя звычайна ператварае «другасную структуру ў троесную», - сказаў Браўн.

З іншага боку, паколькі малекулярная структура тэрмапластычных дэталяў не змяняецца ў працэсах вытворчасці і злучэння дэталяў, іх можна проста пераплавіць у вадкую форму і перапрацаваць у дэталі, такія ж трывалыя, як і арыгіналы, па словах Дыёна.

Авіяканструктары могуць выбіраць з шырокага выбару розных тэрмапластычных матэрыялаў, даступных для распрацоўкі і вытворчасці дэталяў. Даступны «даволі шырокі спектр смол», у якія можна ўбудоўваць аднамерныя ніткі вугляроднага валакна або двухмерныя перапляценні, ствараючы розныя ўласцівасці матэрыялу, сказаў Дыён. "Самыя цікавыя смалы - гэта смалы з нізкім плаўленнем", якія плавяцца пры адносна нізкіх тэмпературах і таму могуць быць сфарміраваны і сфарміраваны пры больш нізкіх тэмпературах.

Па словах Дыёна, розныя класы тэрмапластаў таксама прапануюць розныя ўласцівасці калянасці (высокую, сярэднюю і нізкую) і агульную якасць. Самыя якасныя смалы каштуюць даражэй, а даступнасць уяўляе сабой ахілесаву пяту для тэрмапластаў у параўнанні з термореактивными матэрыяламі. Як правіла, яны каштуюць даражэй, чым термореактивные, і вытворцы самалётаў павінны ўлічваць гэты факт у сваіх разліках кошту і выгады, сказаў Браўн.

Часткова па гэтай прычыне GKN Aerospace і іншыя будуць па-ранейшаму засяроджвацца на тэрмарэактыўных матэрыялах пры вытворчасці буйных канструктыўных частак для самалётаў. Яны ўжо шырока выкарыстоўваюць тэрмапластычныя матэрыялы для вырабу меншых канструктыўных дэталяў, такіх як аператары, рулі і спойлеры. Аднак неўзабаве, калі масавая і нізказатратная вытворчасць лёгкіх дэталяў з тэрмапластыку стане звычайнай справай, вытворцы будуць выкарыстоўваць іх нашмат шырэй, асабліва на рынку eVTOL UAM, які развіваецца, заключыў Дыён.

прыходзяць з ainonline