Шағын ұшқышсыз ұшу аппараттарының құрылымдарына базальт талшығын қолданудың орындылығы
Қасиеттеріне шолу Базальт талшығымен күшейтілген полимер (bfrp)
Мысал ретінде қалыңдығы 5 мм болатын ұнтақталған парақты алсақ, оның типтік физикалық параметрлері келесідей: - Созылу беріктігі: ≥500 МПа
- Серпімділік модулі: ≥40 ГПа
- Тығыздығы: 1,8–2,0 г/см³
- Үзіліс кезіндегі созылу: 2,5–3,0%
- Коррозияға төзімділікТамаша (қышқылдарға, сілтілерге және ультракүлгін сәулелерге төзімді)
- Жылулық кеңею коэффициенті: бетонға ұқсас; төмен температуралық көрсеткіштері жақсы
Шағын ұшқышсыз ұшу аппараттарының құрылымдарында қолданудың орындылығын талдау
- Артықшылықтары
- Салмақты азайту әлеуеті: Алюминий қорытпасынан төмен тығыздығымен (2,7 г/см³), ол құрылымдық салмақты азайтуға мүмкіндік береді, осылайша ұшу төзімділігі мен маневрлілігін жақсартады.
- Меншікті беріктік және меншікті модуль: Меншікті беріктік (беріктік/тығыздық): ≈250–280 МПа·см³/г, алюминий қорытпасынан (≈140) жоғары, бірақ көміртекті талшықтан (≈600) төмен.
- Меншікті модуль (модуль/тығыздық): ≈20–22 ГПа·см³/г, алюминий қорытпасымен салыстыруға болады, бірақ көміртекті талшықтың үштен бір бөлігін ғана құрайды.
- Діріл демпферлік сипаттамалары: Көміртекті талшыққа қарағанда жоғары демпферлік коэффициент, ұшу дірілдін азайтады және сенсордың тұрақтылығын жақсартады. • Электромагниттік мөлдірлік: Байланыс сигналдарына кедергі келтірмейді, бұл оны радар немесе антенна бөлімдеріне жарамды етеді.
- Қоршаған ортаға төзімділік: Ылғалды ыстыққа және коррозияға төзімді, теңіз немесе өнеркәсіптік ортада ұшқышсыз ұшу аппараттарына жарамды.
- Ұсынылған қолданбалар
- Орташа және төмен жүктемелі құрылымдар: фюзеляж рамалары, шасси тіректері, қанат қабырғалары.
- Жүк көтермейтін компоненттер: антенна бекіткіштері, батарея науалары, сенсор корпустары.
- Арнайы орталарға арналған компоненттер: ауылшаруашылық ұшқышсыз ұшу аппараттарының пестицидтік ерітінділеріне ұшыраған бөлшектері, теңіз ұшқышсыз ұшу аппараттарының корпустары.
Көміртекті талшықпен (CFRP) шығындар мен өнімділікті салыстыру
Салыстыру: Базальт талшығы (BFRP) көміртекті талшықпен (CFRP) салыстырғанда
| Өлшемі | Базальт Талшықты күшейтілген полимер (BFRP) | Көміртекті талшықпен күшейтілген полимер (CFRP) |
| Материалдық шығындар | Табақтар: шамамен 60–100 юань/кг (тұрмыстық) | Табақтар: шамамен 150–300 юань/кг (T300 маркасы) |
| Нақты күш | Орташа (≈250) | Жоғары (≈600) |
| Нақты модуль | Салыстырмалы түрде төмен (≈20) | Жоғары (≈60-100) |
| Соққыға төзімділік | Орташа (CFRP-ге қарағанда жоғары сынғыштық) | Салыстырмалы түрде жоғары (жақсы беріктік) |
| Өңдеу құны | Пультредті пластиналарды өңдеу оңай, бірақ күрделі қалыптау қосымша процестерді қажет етеді. | Алдын ала дайындау кезінде ыстықтай сығымдау құны жоғары, бірақ біріктірілген қалыптауға мүмкіндік береді. |
| Беріктік | Жақсы шаршауға төзімділік, тамаша коррозияға төзімділік. | Шаршауға төзімділігі жоғары, бірақ гальваникалық коррозиядан қорғауды қажет етеді. |
| Салмақты азайту | Алюминий қорытпасымен салыстырғанда салмақты 20-30% төмендетеді. | Алюминий қорытпасымен салыстырғанда салмақты 40-50% төмендетеді. |
Шығындар тиімділігі сценарийін талдау
- Арзан басымдықты дрондар (мысалы, инспекциялық, ауылшаруашылық дрондары): – BFRP алюминий қорытпасынан жасалған кейбір компоненттерді алмастыра алады, олардың құны CFRP-ге қарағанда 30-50%-ға төмен және коррозияға төзімділігі жоғары, бұл жалпы шығындардың тиімділігін арттырады.
- Жоғары қаттылық пен жеңіл дизайнды қажет ететін қолданбалар (мысалы, жарыс дрондары, аэрофототүсірілім дрондары): – CFRP серпімділік модулінде айтарлықтай артықшылық береді, аэродинамикалық деформацияны азайтады; қымбатырақ болғанымен, оның өнімділігі алмастырылмайды.
- Арнайы функционалдық талаптары бар қолдану: Егер электромагниттік мөлдірлік немесе демпферлеу/дірілді азайту қажет болса, BFRP белгілі бір компоненттер (мысалы, радар күмбездері) үшін қосымша материал ретінде қызмет ете алады.
- Техникалық қиындықтар және оңтайландыру бағыттары
- Гибридті құрылым дизайны: BFRP + CFRP ламинаттары: құны мен өнімділігін теңестіру үшін қаттылық талаптары жоғары аймақтарда көміртекті талшықтарды жергілікті түрде орналастырады.
- Процесті жақсарту: Күрделі құрылымдарды қалыптастыру мүмкіндігін арттыру үшін BFRP препрегтерін немесе 3D басып шығарылған талшықты арматураланған материалдарды әзірлеу.
- Біріктіру технологиясы: Біріктіру тиімділігін арттыру үшін желіммен тойтарылатын композиттік қосылыстарды немесе ультрадыбыстық дәнекерлеуді қолданыңыз.
Жоғарыда келтірілген талдауға сүйене отырып, BFRP шағын ұшқышсыз ұшу аппараттарындағы орташа және төмен жүктемелі құрылымдарға жарамды және салмақты азайту, коррозияға төзімділік және демпферлеу/дірілді азайту тұрғысынан қолдану құндылығын ұсынады; дегенмен, оны жоғары қаттылықты қажет ететін жерлерде қолданудан аулақ болу керек. Егер қаттылық маңызды фактор болмаса, бірақ құны маңызды фактор болса, BFRP CFRP-ге қарағанда айтарлықтай жақсы тиімділікті ұсынады.
Сонымен қатар, шығындарды оңтайландыру үшін BFRP/CFRP гибридті дизайнын қарастыруға болады.
Соңғы элементтерді талдау (FEA) деректерге негізделген материалды таңдауды жүргізу үшін BFRP және CFRP салмағы мен құнын баламалы қауіпсіздік факторлары бойынша салыстыра отырып, нақты компоненттерді (мысалы, ұшақ корпусын) модельдеу үшін де пайдаланылуы мүмкін.
