Έρευνα για εφαρμογές UAV από ύφασμα βασάλτη Twill

Βασαλτική ίναΠώς κατασκευάζεται, η δομή του και πόσο ανθεκτικό παραμένει

Φυσικό και μη τοξικό υλικό ίνα βασάλτη παράγεται με την τήξη και την άντληση ηφαιστειακών πετρωμάτων. Για να δημιουργηθεί ίνες βασάλτη, το βασάλτικο μετάλλευμα θερμαίνεται στους περίπου 1500°C πριν συρρικνωθεί σε συνεχή σπειρώματα μέσω κραμάτων πλατίνας-ροδίου. Οι ίνες βασάλτη διαθέτουν ανώτερες ιδιότητες λόγω της γεωλογικής τους προέλευσης: αντέχουν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, αλλά η συνεχής λειτουργία τους στους 600°C υπερβαίνει αυτή των περισσότερων ρητινικών μητρών και Ίνες γυαλιούσ. Η αντοχή των ινών βασάλτη σε αλκαλικά και όξινα περιβάλλοντα εξασφαλίζει την εκτεταμένη διάρκεια ζωής τους σε σκληρό περιβάλλον, όπως υψηλή υγρασία και παρουσία διαβρωτικού αερίου, σε σχέση με ορισμένες παραλλαγές του GFRP.

Εξερευνώντας τα μοτίβα ύφανσης Twill

Η ύφανση twill παράγει εκτεταμένα στημόνι ή υφάδι που δημιουργούν ένα ύφασμα που τεντώνεται αποτελεσματικά και εφαρμόζει τέλεια. Υφάσματα Twill Είναι πιο εύκολο να τοποθετηθούν με το χέρι σε εξαρτήματα UAV με σύνθετα καμπυλωτά προφίλ, όπως οι εισαγωγές αέρα και τα φέρινγκ των πτερύγων, σε σχέση με τα υφάσματα απλής ύφανσης, και αυτό απλοποιεί τη διαδικασία τοποθέτησης με το χέρι και μειώνει ελαττώματα όπως οι ρυτίδες ή η κακή ευθυγράμμιση των ινών. Το πλεονέκτημα είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χύτευση με έγχυση ρητίνης με υποβοήθηση κενού (VARTM) και χύτευση με μεταφορά ρητίνης (RTM).
Τα μηχανικά πλεονεκτήματα της δομής twill είναι ότι τα μακριά πλωτήρες της μειώνουν την πτύχωση των ινών. Η πτύχωση των ινών θεωρητικά θα πρέπει να βελτιώνει την απόδοση μετατροπής της αντοχής σε εφελκυσμό των ινών, γεγονός που επιτρέπει στο σύνθετο υλικό να αξιοποιεί πλήρως την αντοχή των ινών. Ωστόσο, τα υφάσματα twill δεν έχουν τόσα πολλά νήματα αλληλοσύνδεσης όσο τα υφάσματα απλής ύφανσης, γεγονός που τείνει να μειώνει ελαφρώς το μέτρο διάτμησης εντός επιπέδου λόγω της πρόσθετης ευκαμψίας του υφάσματος.

Συνεργιστική ενισχυτική επίδραση της δομής twill στην ανοχή σε βλάβες: Ενώσεις πολυμερών ενισχυμένων με ίνες βασάλτη (BFRP) είναι ήδη γνωστό ότι διαθέτουν υψηλή ανθεκτικότητα, έτσι ώστε οι τρόποι αστοχίας τους συνήθως περιλαμβάνουν περισσότερη καλοήθη εξαγωγή ινών, σε αντίθεση με την ψαθυρή θραύση. Από αυτή την άποψη, η γεωμετρία του twill ενισχύει περαιτέρω αυτό το φαινόμενο. Η εκτεταμένη παραμορφωσιμότητα του υφάσματος twill του δίνει υψηλή ικανότητα απορρόφησης ενέργειας σε περιπτώσεις φόρτισης από κρούση. Η κατανομή των ινών και οι μικρές ζώνες πλαστικής παραμόρφωσης διαχέουν υψηλότερη ενέργεια κρούσης. Ως εκ τούτου, η φυσική ανθεκτικότητα του BFRP, μαζί με τον μηχανισμό απορρόφησης ενέργειας λόγω της δομής ύφανσης twill, δημιουργεί μια συνεργιστική επίδραση στη συνολική ανοχή ζημιάς από κρούση, η οποία ενισχύει την ειδική απορρόφηση ενέργειας ενός υλικού (SEA). Αυτό καθιστά το ύφασμα twill BFRP έναν εξαιρετικό υποψήφιο για συστήματα προσγείωσης UAV ή πρόσθιες ακμές πτερύγων και περιοχές που εκτίθενται σε συγκρούσεις πτηνών ή πρόσκρουση συντριμμιών, ή οποιαδήποτε άλλη περιοχή που αυξάνει σημαντικά τη δομική επιβιωσιμότητα του UAV σε ένα πολύπλοκο επιχειρησιακό περιβάλλον.