Iepazīstieties ar kompozītmateriāliem, ko izmanto zema augstuma lidmašīnās

Kompozītmateriāli ir kļuvuši par ideāliem materiāliem zemas augstuma lidmašīnu ražošanai, pateicoties to vieglajam svaram, augstajai izturībai, izturībai pret koroziju un plastiskumam. Šajā zemas augstuma ekonomikas laikmetā, kas tiecas pēc efektivitātes, akumulatora darbības laika un vides aizsardzības, kompozītmateriālu izmantošana ne tikai ietekmē lidmašīnu veiktspēju un drošību, bet arī ir galvenais faktors visas nozares attīstības veicināšanā.

Oglekļa šķiedrakompozītmateriāls
Pateicoties vieglajam svaram, augstajai izturībai, izturībai pret koroziju un citām īpašībām, oglekļa šķiedra ir kļuvusi par ideālu materiālu zema augstuma lidmašīnu ražošanai. Tā var ne tikai samazināt lidmašīnu svaru, bet arī uzlabot veiktspēju un ekonomiskos ieguvumus, kā arī kļūt par efektīvu tradicionālo metāla materiālu aizstājēju. Vairāk nekā 90% no kompozītmateriāliem debesu automašīnās ir oglekļa šķiedra, bet atlikušie aptuveni 10% ir stikla šķiedra. eVTOL lidmašīnās oglekļa šķiedra tiek plaši izmantota konstrukcijas elementos un dzinējsistēmās, veidojot aptuveni 75–80%, savukārt iekšējie pielietojumi, piemēram, sijas un sēdekļu konstrukcijas, veido 12–14%, bet akumulatoru sistēmas un aviācijas elektronikas iekārtas veido 8–12%.

Šķiedrastikla kompozītmateriāls
Ar stiklšķiedru pastiprināta plastmasa (GFRP) ar savu izturību pret koroziju, izturību pret augstu un zemu temperatūru, izturību pret radiāciju, liesmu slāpējošu iedarbību un pretnovecošanās īpašībām spēlē svarīgu lomu tādu zema augstuma lidaparātu kā dronu ražošanā. Šī materiāla pielietošana palīdz samazināt lidaparāta svaru, palielināt kravnesību, ietaupīt enerģiju un panākt skaistu ārējo dizainu. Tāpēc GFRP ir kļuvusi par vienu no galvenajiem materiāliem zema augstuma ekonomikā.
Zema augstuma lidmašīnu ražošanas procesā stikla šķiedras audums tiek plaši izmantots tādu galveno konstrukcijas elementu kā lidmašīnu korpusu, spārnu un astes ražošanā. Tā vieglās īpašības palīdz uzlabot lidmašīnas kruīza efektivitāti un nodrošina spēcīgāku konstrukcijas izturību un stabilitāti.
Komponentiem, kuriem nepieciešama lieliska viļņu caurlaidība, piemēram, radariem un aptecētājiem, parasti izmanto stiklšķiedras kompozītmateriālus. Piemēram, augstkalnu tālas darbības bezpilota lidaparāts (UAV) un ASV Gaisa spēku RQ-4 “Global Hawk” bezpilota lidaparāts spārniem, astei, dzinēja nodalījumam un aizmugurējam fizelāžai izmanto oglekļa šķiedras kompozītmateriālus, savukārt radars un aptecētāji ir izgatavoti no stiklšķiedras kompozītmateriāliem, lai nodrošinātu skaidru signāla pārraidi.
Stikla šķiedras audumu var izmantot lidmašīnu aptecējumu un logu izgatavošanai, kas ne tikai uzlabo lidmašīnas izskatu un skaistumu, bet arī uzlabo braukšanas komfortu. Līdzīgi satelītu dizainā stikla šķiedras audumu var izmantot arī saules paneļu un antenu ārējās virsmas struktūras veidošanai, tādējādi uzlabojot satelītu izskatu un funkcionālo uzticamību.

Aramīda šķiedrakompozītmateriāls
Aramīda papīra šūnveida kodolmateriāls, kas veidots ar bioniska dabīga šūnveida sešstūra struktūru, ir ļoti iecienīts tā izcilās īpatnējās izturības, īpatnējās stingrības un strukturālās stabilitātes dēļ. Turklāt šim materiālam ir arī laba skaņas izolācija, siltumizolācija un liesmu slāpējošas īpašības, un degšanas laikā radušies dūmi un toksicitāte ir ļoti zema. Šīs īpašības padara to par iecienītu augstas klases pielietojumu kosmosa un ātrgaitas transporta līdzekļos.
Lai gan aramīda papīra šūnveida serdeņa materiāla izmaksas ir augstākas, to bieži izvēlas kā galveno vieglo materiālu augstas klases iekārtām, piemēram, lidmašīnām, raķetēm un satelītiem, īpaši tādu konstrukcijas elementu ražošanā, kuriem nepieciešama platjoslas viļņu caurlaidība un augsta stingrība.
Vieglas priekšrocības　　
Kā galvenais fizelāžas konstrukcijas materiāls, aramīda papīrs spēlē būtisku lomu tādos ekonomiski svarīgos zema augstuma lidaparātos kā eVTOL, īpaši kā oglekļa šķiedras šūnveida sviestmaizes slānis.
Bezpilota lidaparātu jomā plaši tiek izmantots arī Nomex šūnveida materiāls (aramīda papīrs), to izmanto fizelāžas apvalkā, spārnu apvalkā un priekšējās malas apdarē, kā arī citās detaļās.

Citisviestmaižu kompozītmateriāli
Zema augstuma gaisa kuģiem, piemēram, bezpilota lidaparātiem, papildus tādu pastiprinātu materiālu kā oglekļa šķiedras, stikla šķiedras un aramīda šķiedras izmantošanai ražošanas procesā plaši tiek izmantoti arī sviestmaižu konstrukcijas materiāli, piemēram, šūnveida materiāls, plēve, putuplasts un putu līme.
Sendviču materiālu izvēlē parasti izmanto šūnveida sendvičus (piemēram, papīra šūnveida materiālu, Nomex šūnveida materiālu utt.), koka sendvičus (piemēram, bērza, paulonijas, priedes, liepas utt.) un putu sendvičus (piemēram, poliuretāna, polivinilhlorīda, putupolistirola utt.).
Putuplasta sviestmaižu struktūra ir plaši izmantota bezpilota lidaparātu korpusu konstrukcijā, pateicoties tās ūdensnecaurlaidīgajām un peldošajām īpašībām, kā arī tehnoloģiskajām priekšrocībām, ko sniedz spēja aizpildīt spārna un astes spārna iekšējās struktūras dobumus kopumā.
Projektējot zema ātruma bezpilota lidaparātus (UAV), šūnveida sendvičstruktūras parasti izmanto detaļām ar zemām izturības prasībām, regulārām formām, lielām izliektām virsmām un viegli izklājamām detaļām, piemēram, priekšējo spārnu stabilizējošām virsmām, vertikālām astes stabilizējošām virsmām, spārnu stabilizējošām virsmām utt. Detaļām ar sarežģītām formām un mazām izliektām virsmām, piemēram, lifta virsmām, stūres virsmām, elerona stūres virsmām utt., priekšroka tiek dota putu sendvičstruktūrām. Sendvičstruktūrām, kurām nepieciešama lielāka izturība, var izvēlēties koka sendvičstruktūras. Tām detaļām, kurām nepieciešama gan augsta izturība, gan augsta stingrība, piemēram, fizelāžas apvalkam, T veida sijai, L veida sijai utt., parasti izmanto lamināta struktūru. Šo komponentu ražošanai nepieciešama iepriekšēja formēšana, un atbilstoši nepieciešamajai stingrībai plaknē, lieces izturībai, vērpes stingrībai un izturības prasībām jāizvēlas atbilstoša pastiprināta šķiedra, matricas materiāls, šķiedru saturs un lamināts, jāprojektē dažādi klāšanas leņķi, slāņi un slāņu secība, un jācietē dažādās karsēšanas temperatūrās un spiediena spiedienos.