Výzkum aplikací čedičové keprové tkaniny v bezpilotních letadlech

Čedičové vláknoJak se vyrábí, jaká je jeho struktura a jak pevný zůstává

Přírodní a netoxický materiál čedičové vlákno se vyrábí tavením a tažením sopečných hornin. K vytvoření čedičová vláknaČedičová ruda se před tažením do kontinuálních nití skrz zvlákňovací trysky ze slitiny platiny a rhodia zahřívá na přibližně 1500 °C. Čedičové vlákno má díky svému geologickému původu vynikající vlastnosti: odolává širokému rozsahu teplot, ale jeho nepřetržitý provoz při 600 °C překračuje provoz většiny pryskyřičných matric a Skleněné vláknoOdolnost čedičových vláken vůči alkalickému a kyselému prostředí zajišťuje jejich prodlouženou životnost v náročném prostředí, jako je vysoká vlhkost a přítomnost korozivních plynů, oproti některým variantám GFRP.

Prozkoumávání vzorů keprové vazby

Keprová vazba vytváří prodloužené osnovní nebo útkové nitě, které vytvářejí látku, která efektivně splývá a dokonale padne. Keprové tkaniny se snáze ručně pokládají do dílů UAV se složitými zakřivenými profily, jako jsou vstupy vzduchu a kryty křídel, než tkaniny s hladkou vazbou, což zjednodušuje proces ručního pokládání a snižuje vady, jako jsou vrásky nebo špatné uspořádání vláken. Výhodou je, že je lze použít při vakuovém vstřikování pryskyřice infuzí (VARTM) a vstřikování pryskyřice transferem (RTM).
Mechanické výhody keprové struktury spočívají v tom, že její dlouhé volné příze snižují zkadeření vláken. Zkadeření vlákna by teoreticky mělo zlepšit účinnost přeměny pevnosti v tahu vláken, což umožňuje kompozitu plněji využít pevnost vláken. Keprové tkaniny však nemají tolik propletených přízí jako tkaniny s plátnovou vazbou, což má tendenci mírně snižovat jejich modul pružnosti v rovině v důsledku dodatečné flexibility tkaniny.

Synergický zpevňující účinek keprové struktury na toleranci poškození: Polymerní směsi vyztužené čedičovými vlákny (BFRP) Jsou již známé svou vysokou houževnatostí, takže jejich způsoby selhání obvykle zahrnují spíše benigní extrakci vláken, na rozdíl od křehkého lomu. V tomto ohledu keprová geometrie tento jev dále umocňuje. Rozšířená deformovatelnost keprové tkaniny jí dává vysokou schopnost absorbovat energii v případech nárazového zatížení. Rozložení vláken a malé zóny plastické deformace rozptylují vyšší energii nárazu. Přirozená trvanlivost BFRP spolu s mechanismem absorpce energie díky keprové struktuře tak generuje synergický efekt na celkovou toleranci poškození nárazem, což zvyšuje specifickou absorpci energie materiálu (SEA). Díky tomu je keprová tkanina BFRP vynikajícím kandidátem pro podvozky UAV nebo náběžné hrany křídel a oblasti vystavené nárazům ptáků nebo nárazu trosek, nebo jakékoli jiné oblasti, která významně zvyšuje strukturální odolnost UAV ve složitém provozním prostředí.