Изследване на приложенията на базалтовата кепърна тъкан за безпилотни летателни апарати

Базалтови влакнаКак е направено, структурата му и колко здраво остава

Естествен и нетоксичен материал базалтови влакна се произвежда чрез топене и извличане на вулканични скали. За да се създаде базалтови влакнаБазалтовата руда се нагрява до около 1500°C, преди да бъде изтеглена в непрекъснати нишки през дюзи от платинено-родиева сплав. Базалтовото влакно притежава превъзходни качества поради геоложкия си произход: издържа на широк диапазон от температури, но непрекъснатата му работа при 600°C надвишава тази на повечето смолни матрици и Стъклени влакнаУстойчивостта на базалтовите влакна на алкална и киселинна среда осигурява удължения им експлоатационен живот в тежки условия, като висока влажност и наличие на корозивни газове, в сравнение с някои варианти на GFRP.

Разглеждане на модели на тъкане от кепър

Кепърното тъкане създава удължени нишки на основата или вътъка, които създават плат, който се драпира ефективно и приляга перфектно. Тъкани от кепър По-лесно се полагат на ръка в части на безпилотни летателни апарати със сложни извити профили, като например въздухозаборници и обтекатели на крилата, отколкото тъканите с гладко тъкане, което опростява процеса на ръчно полагане и намалява дефекти като бръчки или неправилно подравняване на влакната. Предимството им е, че могат да се използват при вакуумно асистирано формоване чрез инфузия на смола (VARTM) и трансферно формоване на смола (RTM).
Механичните предимства на кепърната структура са, че дългите ѝ плувки намаляват накъдрянето на влакната. Накъдрянето на влакното теоретично би трябвало да подобри ефективността на преобразуване на якостта на опън на влакната, което позволява на композита да използва по-пълноценно здравината на влакната. Кепърните тъкани обаче нямат толкова много преплетени нишки, колкото тъканите с гладко тъкане, което води до леко понижаване на модула им на срязване в равнината поради допълнителната гъвкавост на тъканта.

Синергичен укрепващ ефект на кепърната структура върху толерантността към повреди: Полимерни съединения, подсилени с базалтови влакна (BFRP) Вече е известно, че притежават висока жилавост, така че техните режими на повреда обикновено включват по-добро извличане на влакната, за разлика от крехкото счупване. В това отношение, геометрията на кепъра допълнително засилва това явление. Разширената деформируемост на кепърната тъкан ѝ придава висока способност за абсорбиране на енергия в случаи на ударно натоварване. Разпределението на влакната и малките зони на пластична деформация разсейват по-висока енергия от удара. По този начин, естествената издръжливост на BFRP, заедно с механизма му за абсорбиране на енергия, дължащ се на структурата на кепърното тъкане, генерира синергичен ефект върху общата толерантност към повреди от удар, което подобрява специфичното абсорбиране на енергия на материала (SEA). Това прави кепърната тъкан BFRP отличен кандидат за колесници на безпилотни летателни апарати или предни ръбове на крилата и зони, изложени на удари с птици или удари с отломки, или всяка друга област, която значително увеличава структурната жизнеспособност на безпилотния летателен апарат в сложна оперативна среда.