ባሳልት ፋይበርን ለአነስተኛ የUAV መዋቅሮች የመተግበር አዋጭነት
የባህሪያቱ አጠቃላይ እይታ የባሳልት ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር (ቢኤፍአርፒ)
5 ሚሜ ውፍረት ያለው የተወጠረ ሉህ እንደ ምሳሌ ስንወስድ፣ የተለመዱ አካላዊ መለኪያዎች እንደሚከተለው ናቸው፡ - የመሸከም ጥንካሬ፡ ≥500 MPa
- የመለጠጥ ሞዱለስ፡ ≥40 GPa
- ጥግግት፡ 1.8–2.0 ግ/ሴሜ³
- በእረፍት ጊዜ ማራዘም: 2.5–3.0%
- የዝገት መቋቋምእጅግ በጣም ጥሩ (ለአሲድ፣ ለአልካላይስ እና ለአልትራቫዮሌት ጨረር መቋቋም የሚችል)
- የሙቀት መስፋፋት ኮፊሸንት፡ ከኮንክሪት ጋር ተመሳሳይ፤ ጥሩ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አፈፃፀም
በአነስተኛ የUAV መዋቅሮች ውስጥ የአጠቃቀም አዋጭነት ትንተና
- ጥቅሞች
- የክብደት መቀነስ አቅም፡- ከአሉሚኒየም ቅይጥ (2.7 ግ/ሴሜ³) ጥግግት ያነሰ በመሆኑ፣ መዋቅራዊ ክብደትን ለመቀነስ ያስችላል፣ በዚህም የበረራ ጽናትን እና የመንቀሳቀስ ችሎታን ያሻሽላል።
- የተወሰነ ጥንካሬ እና የተወሰነ ሞዱለስ፡ የተወሰነ ጥንካሬ (ጥንካሬ/ጥግግት): ≈250–280 MPa·cm³/ግ፣ ከአሉሚኒየም ቅይጥ (≈140) የላቀ ነገር ግን ከካርቦን ፋይበር (≈600) ያነሰ።
- የተወሰነ ሞዱለስ (ሞዱለስ/ጥግግት): ≈20–22 GPa·cm³/ግ፣ ከአሉሚኒየም ቅይጥ ጋር የሚመሳሰል ነገር ግን ከካርቦን ፋይበር አንድ ሶስተኛው ብቻ።
- የንዝረት ማዳመጃ ባህሪያት፡ ከካርቦን ፋይበር የበለጠ የማዳመጃ ኮፊሸንት፣ የበረራ ንዝረቶችን መቀነስ እና የዳሳሽ መረጋጋትን ማሻሻል። • የኤሌክትሮማግኔቲክ ግልጽነት፡ የመገናኛ ምልክቶችን አያስተጓጉልም፣ ይህም ለራዳር ወይም ለአንቴና ክፍሎች ተስማሚ ያደርገዋል።
- የአካባቢ መቋቋም፡- እርጥበት አዘል ሙቀትን እና ዝገትን የሚቋቋም፣ በባህር ወይም በኢንዱስትሪ አካባቢዎች ላሉ UAVዎች ተስማሚ።
- የሚመከሩ አፕሊኬሽኖች
- ከመካከለኛ እስከ ዝቅተኛ የጭነት መዋቅሮች፡ የፊውሴሌጅ ክፈፎች፣ የማረፊያ ማርሽ ድጋፎች፣ የክንፍ ጎድን።
- ጭነት የማይሸከሙ ክፍሎች፡ የአንቴና መጫኛዎች፣ የባትሪ ትሪዎች፣ የዳሳሽ መያዣዎች።
- ለልዩ አካባቢዎች የሚሆኑ ክፍሎች፡- በግብርና UAVዎች ላይ ለፀረ-ተባይ መፍትሄዎች የተጋለጡ ክፍሎች፣ የባህር UAV ቅርፊቶች።
ከካርቦን ፋይበር (ሲኤፍአርፒ) ጋር የወጪ-አፈጻጸም ንጽጽር
ንጽጽር፡ ባሳልት ፋይበር (ቢኤፍአርፒ) ከካርቦን ፋይበር (ሲኤፍአርፒ) ጋር ሲነጻጸር
| ልኬት | ባሳልት ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር (BFRP) | የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር (ሲኤፍአርፒ) |
| የቁሳቁስ ወጪ | ሳህኖች፡ በግምት 60–100 RMB/ኪ.ግ (በአገር ውስጥ) | ሳህኖች፡ በግምት 150–300 RMB/ኪግ (T300 ደረጃ) |
| የተወሰነ ጥንካሬ | መካከለኛ (≈250) | ከፍተኛ (≈600) |
| ስፔሲፊክ ሞዱለስ | በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ (≈20) | ከፍተኛ (≈60-100) |
| የተፅዕኖ መቋቋም | መካከለኛ (ከሲኤፍአርፒ የበለጠ የመሰባበር ችሎታ) | በአንጻራዊ ሁኔታ ከፍተኛ (ጥሩ ጥንካሬ) |
| የሂደት ወጪ | የተበጣጠሱ ሳህኖች ለማስኬድ ቀላል ናቸው፣ ነገር ግን ውስብስብ የሆነ ሻጋታ ተጨማሪ ሂደቶችን ይፈልጋል። | የቅድመ ዝግጅት ሙቅ-መጭመቂያ ወጪ ከፍተኛ ነው፣ ነገር ግን የተቀናጀ ሻጋታ እንዲኖር ያስችላል። |
| ዘላቂነት | ጥሩ የድካም መቋቋም፣ እጅግ በጣም ጥሩ የዝገት መቋቋም። | እጅግ በጣም ጥሩ የድካም አፈፃፀም፣ ነገር ግን ከ galvanic ዝገት መከላከያ ይፈልጋል። |
| የክብደት መቀነስ | ከአሉሚኒየም ቅይጥ ጋር ሲነጻጸር ከ20-30% የክብደት መቀነስ። | ከአሉሚኒየም ቅይጥ ጋር ሲነጻጸር ከ40-50% የክብደት መቀነስ። |
የወጪ ቆጣቢነት ሁኔታ ትንተና
- ዝቅተኛ ዋጋ ያላቸው ቅድሚያ የሚሰጣቸው ድሮኖች (ለምሳሌ፣ ምርመራ፣ የግብርና ድሮኖች): - BFRP አንዳንድ የአሉሚኒየም ቅይጥ ክፍሎችን ሊተካ ይችላል፣ ከCFRP 30-50% ያነሰ ዋጋ እና የላቀ የዝገት መቋቋም አቅም ያለው ሲሆን ይህም በአጠቃላይ ከፍተኛ ወጪ ቆጣቢነትን ይሰጣል።
- ከፍተኛ ጥንካሬ እና ቀላል ክብደት ያለው ዲዛይን የሚጠይቁ አፕሊኬሽኖች (ለምሳሌ፣ የእሽቅድምድም ድሮኖች፣ የአየር ላይ ፎቶግራፍ ድሮኖች)፡- ሲኤፍአርፒ የመለጠጥ ሞጁሉን በመቀነስ ጉልህ ጥቅም ይሰጣል፣ ይህም የአየር ተለዋዋጭነት መበላሸትን ይቀንሳል፤ ምንም እንኳን የበለጠ ውድ ቢሆንም፣ አፈፃፀሙ ሊተካ የማይችል ነው።
- ልዩ የተግባር መስፈርቶች ያላቸው አፕሊኬሽኖች፡- የኤሌክትሮማግኔቲክ ግልጽነት ወይም የእርጥበት/የንዝረት ቅነሳ አስፈላጊ ከሆነ፣ BFRP ለተወሰኑ ክፍሎች (ለምሳሌ፣ የራዳር ጉልላት) ተጨማሪ ቁሳቁስ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል።
- የቴክኒክ ተግዳሮቶች እና የማመቻቸት አቅጣጫዎች
- የተቀላቀለ መዋቅር ዲዛይን፡ BFRP + CFRP ላሚናቶች፡- ወጪንና አፈጻጸምን ለማመጣጠን ከፍተኛ የጥንካሬ መስፈርቶች ባሉባቸው አካባቢዎች የካርቦን ፋይበር በአካባቢው ያስቀምጣል።
- የሂደት ማሻሻያዎች፡- ውስብስብ መዋቅሮችን የመፍጠር ችሎታን ለማሳደግ የBFRP ፕሪፕሬግስ ወይም በ3D የታተሙ ፋይበር የተጠናከሩ ቁሳቁሶችን ማዘጋጀት።
- የመገጣጠሚያ ቴክኖሎጂ፡- የመገጣጠሚያ ቅልጥፍናን ለማሻሻል በማጣበቂያ የተጣበቁ የተዋሃዱ መገጣጠሚያዎችን ወይም የአልትራሳውንድ ብየዳን ይጠቀሙ።
ከላይ በተጠቀሰው ትንታኔ መሠረት፣ BFRP በአነስተኛ UAVዎች ውስጥ ለመካከለኛ እስከ ዝቅተኛ ጭነት መዋቅሮች ተስማሚ ሲሆን በክብደት መቀነስ፣ በዝገት መቋቋም እና በእርጥበት/በንዝረት ቅነሳ ረገድ የአጠቃቀም ዋጋን ይሰጣል፤ ሆኖም ግን፣ ከፍተኛ ጥንካሬ በሚያስፈልጋቸው አካባቢዎች መወገድ አለበት። ጥንካሬ ወሳኝ ነገር ካልሆነ ግን ወጪው ወሳኝ ከሆነ፣ BFRP ከ CFRP በእጅጉ የተሻለ የወጪ ቆጣቢነትን ይሰጣል።
በተጨማሪም፣ የBFRP/CFRP ድብልቅ ዲዛይን ወጪዎችን ለማመቻቸት ሊታሰብ ይችላል።
የፊኒት ኤለመንት ትንተና (FEA) እንዲሁም የተወሰኑ ክፍሎችን (እንደ አየር ፍሬም ያሉ) ለማስመሰል፣ የBFRP እና CFRP ክብደት እና ዋጋን በተመጣጣኝ የደህንነት ምክንያቶች በማነፃፀር በውሂብ ላይ የተመሠረተ የቁሳቁስ ምርጫን ለማነቃቃት ሊያገለግል ይችላል።
