Výskum aplikácií čadičovej keprovej tkaniny v oblasti bezpilotných lietadiel
Čadičové vláknoAko sa vyrába, aká je jeho štruktúra a aká je pevná
Prírodný a netoxický materiál čadičové vlákno sa vyrába tavením a ťahaním sopečných hornín. Na vytvorenie bazaltové vláknaČadičová ruda sa zahrieva na približne 1500 °C predtým, ako sa ťahá do súvislých vlákien cez zvlákňovacie trysky zo zliatiny platiny a ródia. Čadičové vlákno má vďaka svojmu geologickému pôvodu vynikajúce vlastnosti: odoláva širokému rozsahu teplôt, ale jeho nepretržitá prevádzka pri 600 °C prevyšuje väčšinu živicových matríc a Sklenené vláknoOdolnosť čadičových vlákien voči zásaditému a kyslému prostrediu zaisťuje ich dlhšiu životnosť v náročnom prostredí, ako je vysoká vlhkosť a prítomnosť korozívnych plynov, v porovnaní s niektorými variantmi GFRP.
Prieskum vzorov keprovej väzby
Keprová väzba vytvára predĺžené osnovné alebo útkové nite, ktoré vytvárajú látku, ktorá sa efektívne splýva a dokonale sedí. Keprové tkaniny sa ľahšie ručne pokladajú do častí UAV so zložitými zakrivenými profilmi, ako sú prívody vzduchu a kryty krídel, ako tkaniny s hladkou väzbou, čo zjednodušuje proces ručného pokladania a znižuje chyby, ako sú vrásky alebo nesprávne zarovnanie vlákien. Výhodou je, že sa dá použiť pri vákuovom infúznom lisovaní živice (VARTM) a prenosovom lisovaní živice (RTM).
Mechanické výhody keprovej štruktúry spočívajú v tom, že jej dlhé vlákna znižujú zvlnenie vlákien. Zvlnenie vlákna by teoreticky malo zlepšiť účinnosť konverzie pevnosti v ťahu vlákien, čo umožňuje kompozitu lepšie využiť pevnosť vlákien. Keprové tkaniny však nemajú toľko prepletených priadzí ako tkaniny s plátnovou väzbou, čo má tendenciu mierne znižovať ich modul pružnosti v rovine v dôsledku dodatočnej flexibility tkaniny.
Synergický spevňujúci účinok keprovej štruktúry na toleranciu poškodenia: Polymérové zmesi vystužené čadičovými vláknami (BFRP) je už známe, že majú vysokú húževnatosť, takže ich spôsoby zlyhania zvyčajne zahŕňajú šetrnejšie vyťahovanie vlákien, na rozdiel od krehkého lomu. V tomto ohľade keprová geometria tento jav ďalej umocňuje. Rozšírená deformovateľnosť keprovej tkaniny jej dáva vysokú schopnosť absorbovať energiu v prípadoch nárazového zaťaženia. Rozloženie vlákien a malé zóny plastickej deformácie rozptyľujú vyššiu energiu nárazu. Prirodzená trvanlivosť BFRP spolu s jej mechanizmom absorbovania energie vďaka keprovej väzbovej štruktúre tak vytvára synergický efekt na celkovú toleranciu poškodenia nárazom, čo zvyšuje špecifickú absorpciu energie materiálu (SEA). Vďaka tomu je keprová tkanina BFRP vynikajúcim kandidátom na podvozky UAV alebo nábežné hrany krídel a oblasti vystavené zrážkam s vtákmi alebo nárazom úlomkov, alebo akékoľvek iné oblasti, ktoré výrazne zvyšujú štrukturálnu odolnosť UAV v zložitom operačnom prostredí.
