W dziedzinie lotnictwa wydajność materiałów jest bezpośrednio związana z wydajnością, bezpieczeństwem i potencjałem rozwojowym samolotów. Wraz z szybkim postępem technologii lotniczej wymagania dotyczące materiałów stają się coraz bardziej rygorystyczne, nie tylko pod względem wysokiej wytrzymałości i niskiej gęstości, ale także odporności na wysoką temperaturę, odporności na korozję chemiczną, izolacji elektrycznej i właściwości dielektrycznych oraz innych aspektów doskonałej wydajności.Włókno kwarcoweW rezultacie powstały kompozyty silikonowe, które dzięki unikalnemu połączeniu właściwości stały się innowacyjną siłą w dziedzinie lotnictwa, wnosząc nową energię do rozwoju nowoczesnych pojazdów lotniczych.
Wstępna obróbka włókien poprawia wiązanie
Wstępna obróbka włókien kwarcowych jest kluczowym etapem przed połączeniem włókien kwarcowych z żywicą silikonową. Ponieważ powierzchnia włókien kwarcowych jest zwykle gładka, co nie sprzyja silnemu wiązaniu z żywicą silikonową, powierzchnię włókien kwarcowych można modyfikować poprzez obróbkę chemiczną, obróbkę plazmową i inne metody.
Precyzyjna formuła żywicy spełniająca potrzeby
Żywice silikonowe muszą być dokładnie formułowane, aby spełniać zróżnicowane wymagania dotyczące wydajności materiałów kompozytowych w różnych scenariuszach zastosowań w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki. Wiąże się to ze starannym zaprojektowaniem i dostosowaniem struktury molekularnej żywicy silikonowej, a także dodaniem odpowiednich ilości środków utwardzających, katalizatorów, wypełniaczy i innych dodatków.
Wiele procesów formowania w celu zapewnienia jakości
Do powszechnie stosowanych procesów formowania kompozytów kwarcowo-silikonowych zalicza się formowanie metodą transferu żywicy (RTM), wtrysk żywicy wspomagany próżniowo (VARI) i formowanie metodą prasowania na gorąco. Każdy z tych procesów ma swoje unikalne zalety i zakres zastosowań.
Formowanie metodą transferu żywicy (RTM) to proces, w którym wstępnie obrobiona żywicawłókno kwarcowepółwyrób umieszczany jest w formie, a następnie przygotowana żywica silikonowa jest wtryskiwana do formy w środowisku próżniowym, aby całkowicie przeniknąć włókno żywicą, a następnie utwardzana i formowana w określonej temperaturze i ciśnieniu.
Z kolei proces wtrysku żywicy wspomagany próżnią polega na wykorzystaniu próżniowego zasysania żywicy do form pokrytych włóknami kwarcowymi, w celu uzyskania kompozytu włókien i żywicy.
Proces formowania kompresyjnego na gorąco polega na zmieszaniu włókien kwarcowych i żywicy silikonowej w określonych proporcjach, umieszczeniu ich w formie, a następnie utwardzeniu żywicy pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia, w celu utworzenia materiału kompozytowego.
Obróbka końcowa w celu udoskonalenia właściwości materiału
Po uformowaniu materiału kompozytowego konieczne jest przeprowadzenie szeregu procesów obróbki końcowej, takich jak obróbka cieplna i obróbka mechaniczna, aby jeszcze bardziej ulepszyć właściwości materiału i spełnić surowe wymagania branży lotniczej. Obróbka cieplna może wyeliminować naprężenia szczątkowe wewnątrz materiału kompozytowego, poprawić wiązanie międzyfazowe między włóknem a matrycą oraz poprawić stabilność i trwałość materiału. Poprzez precyzyjną kontrolę parametrów obróbki cieplnej, takich jak temperatura, czas i szybkość chłodzenia, można zoptymalizować wydajność materiałów kompozytowych.
Zaleta wydajności:
Wysoka wytrzymałość właściwa i redukcja wagi właściwej modułu
W porównaniu z tradycyjnymi materiałami metalowymi, kompozyty kwarcowo-silikonowe mają znaczące zalety wysokiej wytrzymałości właściwej (stosunek wytrzymałości do gęstości) i wysokiego modułu właściwego (stosunek modułu do gęstości). W lotnictwie i kosmonautyce masa pojazdu jest jednym z kluczowych czynników wpływających na jego osiągi. Redukcja masy oznacza, że można zmniejszyć zużycie energii, zwiększyć prędkość lotu, zasięg i ładowność. Zastosowaniewłókno kwarcoweKompozyty żywicy silikonowej do produkcji kadłuba samolotu, skrzydeł, ogona i innych elementów konstrukcyjnych mogą znacząco zmniejszyć masę samolotu, zapewniając jednocześnie wytrzymałość i sztywność konstrukcji.
Dobre właściwości dielektryczne zapewniające komunikację i nawigację
W nowoczesnej technologii lotniczej niezawodność systemów komunikacyjnych i nawigacyjnych ma kluczowe znaczenie. Dzięki dobrym właściwościom dielektrycznym materiał kompozytowy z włókna kwarcowego i silikonu stał się idealnym materiałem do produkcji osłon radarowych samolotów, anten komunikacyjnych i innych komponentów. Osłony radarowe muszą chronić antenę radarową przed środowiskiem zewnętrznym, a jednocześnie zapewniać, że fale elektromagnetyczne mogą przenikać płynnie i dokładnie przesyłać sygnały. Niska stała dielektryczna i niskie straty styczne kompozytów z włókna kwarcowego i silikonu mogą skutecznie zmniejszyć straty i zniekształcenia fal elektromagnetycznych w procesie transmisji, zapewniając, że system radarowy dokładnie wykrywa cel i kieruje lotem samolotu.
Odporność na ablację w ekstremalnych warunkach
W niektórych szczególnych częściach samolotu, takich jak komora spalania i dysza silnika lotniczego itp., muszą one wytrzymać ekstremalnie wysoką temperaturę i przepłukiwanie gazem. Kompozyty silikonowe z włóknami kwarcowymi wykazują doskonałą odporność na ablację w środowiskach o wysokiej temperaturze. Gdy powierzchnia materiału zostanie poddana działaniu płomienia o wysokiej temperaturze, żywica silikonowa ulegnie rozkładowi i zwęgleniu, tworząc warstwę zwęglonej warstwy o działaniu termoizolacyjnym, podczas gdy włókna kwarcowe są w stanie utrzymać integralność strukturalną i nadal zapewniać wytrzymałość materiału.
Obszary zastosowań:
Innowacje konstrukcyjne kadłuba i skrzydeł
Kompozyty silikonowe z włóknami kwarcowymizastępują tradycyjne metale w produkcji kadłubów i skrzydeł samolotów, co prowadzi do znaczących innowacji konstrukcyjnych. Ramy kadłubów i dźwigary skrzydeł wykonane z tych kompozytów oferują znaczną redukcję masy przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości i sztywności konstrukcyjnej.
Optymalizacja podzespołów silników lotniczych
Silnik lotniczy jest głównym elementem samolotu, a poprawa jego wydajności ma kluczowe znaczenie dla ogólnej wydajności samolotu. Kompozyty krzemowe z włókna kwarcowego zostały zastosowane w wielu częściach silnika lotniczego w celu optymalizacji i poprawy wydajności części. W gorących częściach silnika, takich jak komora spalania i łopatki turbiny, odporność na wysoką temperaturę i ścieranie materiału kompozytowego może skutecznie poprawić żywotność i niezawodność części oraz zmniejszyć koszty konserwacji silnika.
Czas publikacji: 06-05-2025