சிறிய ஆளில்லா விமானக் கட்டமைப்புகளில் பசால்ட் இழையைப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறு
பண்புகளின் கண்ணோட்டம் பசால்ட் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர் (பிஎஃப்ஆர்பி)
5 மிமீ தடிமன் கொண்ட ஒரு புல்ட்ரூடட் தகட்டை உதாரணமாக எடுத்துக்கொண்டால், அதன் வழக்கமான இயற்பியல் பண்புகள் பின்வருமாறு: - இழுவிசை வலிமை: ≥500 MPa
- மீள்மை குணகம்: ≥40 GPa
- அடர்த்தி: 1.8–2.0 கி/செ.மீ³
முறிவு நேரத்தில் நீட்சி: 2.5–3.0%
– அரிப்பு எதிர்ப்பு: மிகச் சிறந்தது (அமிலங்கள், காரங்கள் மற்றும் புற ஊதாக் கதிர்வீச்சை எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது)
வெப்ப விரிவுக் குணகம்: கான்கிரீட்டைப் போன்றது; குறைந்த வெப்பநிலையில் நல்ல செயல்திறன் கொண்டது.
சிறிய ஆளில்லா விமானக் கட்டமைப்புகளில் பயன்பாட்டின் சாத்தியக்கூறு பகுப்பாய்வு
- நன்மைகள்
- எடை குறைப்பு சாத்தியம்: அலுமினியக் கலவையின் அடர்த்தியை (2.7 கி/செ.மீ³) விடக் குறைவான அடர்த்தியைக் கொண்டிருப்பதால், இது கட்டமைப்பு எடையைக் குறைக்க உதவுகிறது, அதன் மூலம் பறக்கும் நேரத்தையும் கையாளும் திறனையும் மேம்படுத்துகிறது.
- தன்வலிமை மற்றும் தன்மகுமம்: தன்வலிமை (வலிமை/அடர்த்தி): ≈250–280 MPa·cm³/g, இது அலுமினியக் கலவையை (≈140) விட உயர்ந்தது ஆனால் கார்பன் இழையை (≈600) விடக் குறைவானது.
- தன் மட்டு (மட்டு/அடர்த்தி): ≈20–22 GPa·cm³/g, இது அலுமினியக் கலப்புலோகத்திற்கு ஒப்பானது, ஆனால் கார்பன் இழையின் அளவில் மூன்றில் ஒரு பங்கு மட்டுமே.
- அதிர்வு தணிக்கும் பண்புகள்: கார்பன் ஃபைபரை விட அதிக தணிப்புக் குணகம் கொண்டது, இது பறக்கும் அதிர்வுகளைக் குறைத்து, சென்சாரின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது. • மின்காந்த ஊடுருவல்: தகவல் தொடர்பு சமிக்ஞைகளில் குறுக்கிடாததால், இது ரேடார் அல்லது ஆண்டெனா பெட்டிகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
- சுற்றுச்சூழல் எதிர்ப்புத்திறன்: ஈரப்பதமான வெப்பம் மற்றும் அரிப்பை எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது; கடல்சார் அல்லது தொழில்துறைச் சூழல்களில் ஆளில்லா வானூர்திகளுக்கு (UAVs) ஏற்றது.
- பரிந்துரைக்கப்பட்ட பயன்பாடுகள்
- நடுத்தர முதல் குறைந்த பளு தாங்கும் கட்டமைப்புகள்: விமான உடற்பகுதி சட்டங்கள், தரையிறங்கும் சக்கரத் தாங்கிகள், இறக்கை விலா எலும்புகள்.
- பளுவைத் தாங்காத பாகங்கள்: ஆன்டெனா பொருத்திகள், பேட்டரி தட்டுகள், சென்சார் உறைகள்.
- சிறப்புச் சூழல்களுக்கான கூறுகள்: விவசாய ஆளில்லா வானூர்திகளில் பூச்சிக்கொல்லி கரைசல்களுக்கு உட்படும் பாகங்கள், கடல்சார் ஆளில்லா வானூர்திகளின் உடற்பகுதிகள்.
கார்பன் ஃபைபருடன் (CFRP) செலவு-செயல்திறன் ஒப்பீடு
ஒப்பீடு: பசால்ட் ஃபைபர் (BFRP) கார்பன் ஃபைபருடன் (CFRP) ஒப்பிடுகையில்
| பரிமாணம் | பசால்ட் இழை வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர் (BFRP) | கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர் (CFRP) |
| பொருள் செலவு | தட்டுகள்: ஒரு கிலோவிற்கு சுமார் 60–100 யுவான் (உள்நாட்டு) | தகடுகள்: ஒரு கிலோகிராமுக்கு சுமார் 150–300 யுவான் (T300 கிரேடு) |
| குறிப்பிட்ட வலிமை | நடுத்தரம் (≈250) | உயர் (≈600) |
| குறிப்பிட்ட மட்டு | ஒப்பீட்டளவில் குறைவு (≈20) | அதிகம் (≈60-100) |
| தாக்க எதிர்ப்பு | நடுத்தரமானது (CFRP-ஐ விட அதிக உடையக்கூடிய தன்மை கொண்டது) | ஒப்பீட்டளவில் அதிகம் (நல்ல உறுதித்தன்மை) |
| செயலாக்கச் செலவு | புல்ட்ரூடட் தகடுகளைச் செயலாக்குவது எளிது, ஆனால் சிக்கலான வார்ப்புக்குக் கூடுதல் செயல்முறைகள் தேவைப்படுகின்றன. | ப்ரீப்ரெக் ஹாட்-பிரஸ்ஸிங் செலவு அதிகம், ஆனால் அது ஒருங்கிணைந்த வார்ப்பை அனுமதிக்கிறது. |
| நீடித்துழைக்கும் தன்மை | நல்ல சோர்வு எதிர்ப்புத்திறன், மிகச்சிறந்த அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன். | சிறந்த சோர்வு செயல்திறன், ஆனால் கால்வனிக் அரிப்பிலிருந்து பாதுகாப்பு தேவைப்படுகிறது. |
| எடை குறைப்பு | அலுமினியக் கலப்புலோகத்துடன் ஒப்பிடும்போது 20–30% எடை குறைப்பு. | அலுமினியக் கலப்புலோகத்துடன் ஒப்பிடும்போது 40–50% எடை குறைப்பு. |
செலவு-திறன் சூழ்நிலை பகுப்பாய்வு
- குறைந்த விலை முன்னுரிமை ட்ரோன்கள் (எ.கா., ஆய்வு, விவசாய ட்ரோன்கள்): – BFRP ஆனது சில அலுமினிய கலப்புலோக பாகங்களுக்கு மாற்றாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். இது CFRP-ஐ விட 30–50% குறைந்த செலவு மற்றும் சிறந்த அரிப்பு எதிர்ப்புத் திறனைக் கொண்டிருப்பதால், அதிக ஒட்டுமொத்த செலவுத் திறனை வழங்குகிறது.
- அதிக விறைப்புத்தன்மை மற்றும் குறைந்த எடை வடிவமைப்பு தேவைப்படும் பயன்பாடுகள் (எ.கா., பந்தய ட்ரோன்கள், வான்வழி புகைப்பட ட்ரோன்கள்): – CFRP ஆனது மீள்மை குணகத்தில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க நன்மையை அளித்து, காற்றியக்க சிதைவைக் குறைக்கிறது; விலை அதிகமாக இருந்தாலும், அதன் செயல்திறன் ஈடு இணையற்றது.
- சிறப்பு செயல்பாட்டுத் தேவைகள் உள்ள பயன்பாடுகள்: மின்காந்த ஊடுருவல் அல்லது அதிர்வு தணிப்பு/அதிர்வு குறைப்பு தேவைப்பட்டால், BFRP ஆனது குறிப்பிட்ட கூறுகளுக்கு (எ.கா., ரேடார் குவிமாடங்கள்) ஒரு துணைப் பொருளாகப் பயன்படலாம்.
- தொழில்நுட்ப சவால்கள் மற்றும் உகப்பாக்க வழிகாட்டுதல்கள்
- கலப்பின கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு: BFRP + CFRP லேமினேட்கள்: செலவு மற்றும் செயல்திறனைச் சமநிலைப்படுத்த, அதிக விறைப்புத்தன்மை தேவைப்படும் பகுதிகளில் கார்பன் ஃபைபரை உள்ளூரில் பதிக்கவும்.
- செயல்முறை மேம்பாடுகள்: சிக்கலான கட்டமைப்புகளை உருவாக்கும் திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, BFRP ப்ரீப்ரேக்குகள் அல்லது 3D-அச்சிடப்பட்ட இழை வலுவூட்டப்பட்ட பொருட்களை உருவாக்குதல்.
- இணைப்புத் தொழில்நுட்பம்: இணைப்பின் செயல்திறனை மேம்படுத்த, பிசின்-ரிவெட் செய்யப்பட்ட கூட்டு இணைப்புகளை அல்லது மீயொலி பற்றவைப்பு முறையைப் பயன்படுத்துங்கள்.
மேற்கண்ட பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில், BFRP ஆனது சிறிய ஆளில்லா வானூர்திகளில் (UAVs) உள்ள நடுத்தர முதல் குறைந்த பளு தாங்கும் கட்டமைப்புகளுக்குப் பொருத்தமானது. மேலும் இது எடை குறைப்பு, அரிப்புத் தடுப்பு மற்றும் அதிர்வுத் தணிப்பு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் பயன்பாட்டு மதிப்பை வழங்குகிறது; இருப்பினும், அதிக விறைப்புத்தன்மை தேவைப்படும் பகுதிகளில் இது தவிர்க்கப்பட வேண்டும். விறைப்புத்தன்மை ஒரு முக்கிய காரணியாக இல்லாமல், செலவு முக்கியமாக இருக்கும் பட்சத்தில், CFRP-ஐ விட BFRP கணிசமாக சிறந்த செலவுத் திறனை வழங்குகிறது.
மேலும், செலவுகளை உகந்ததாக்க BFRP/CFRP கலப்பின வடிவமைப்பைக் கருத்தில் கொள்ளலாம்.
தரவுகளின் அடிப்படையில் பொருள் தேர்வை மேற்கொள்வதற்காக, சமமான பாதுகாப்பு காரணிகளின் கீழ் BFRP மற்றும் CFRP ஆகியவற்றின் எடை மற்றும் செலவை ஒப்பிட்டு, குறிப்பிட்ட கூறுகளை (விமானக் கட்டமைப்பு போன்றவை) உருவகப்படுத்த ஃபைனைட் எலிமென்ட் அனாலிசிஸ் (FEA) பயன்படுத்தப்படலாம்.
