Дослідження застосування базальтової саржевої тканини для БПЛА

Базальтове волокноЯк його виготовляють, яка його структура та наскільки міцним він залишається

Натуральний та нетоксичний матеріал базальтове волокно виробляється шляхом плавлення та витягування вулканічних порід. Для створення базальтові волокнаБазальтову руду нагрівають приблизно до 1500°C, перш ніж витягувати її в безперервні нитки через фільєри зі сплаву платини та родію. Базальтове волокно має чудові якості завдяки своєму геологічному походженню: воно витримує широкий діапазон температур, але його безперервна робота при 600°C перевищує таку у більшості смоляних матриць та СкловолокноСтійкість базальтового волокна до лужного та кислотного середовищ забезпечує його тривалий термін служби в суворих умовах, таких як висока вологість та присутність агресивних газів, порівняно з деякими варіантами GFRP.

Вивчення візерунків саржевого переплетення

Саржеве переплетення створює подовжені нитки основи або утка, які створюють тканину, що ефективно драпірується та ідеально сидить. Тканини з твілу легше укладати вручну в деталі БПЛА зі складними вигнутими профілями, такими як повітрозабірники та обтічники крил, ніж тканини гладкого переплетення, що спрощує процес ручного укладання та зменшує такі дефекти, як зморшки або перекіс волокон. Перевагою є те, що його можна використовувати у вакуумному формуванні методом інфузії смоли (VARTM) та перенесенням смоли (RTM).
Механічні переваги саржової структури полягають у тому, що її довгі плаваючі волокна зменшують звивистість волокна. Звивистість волокна теоретично повинна покращити ефективність перетворення міцності на розтяг волокна, що дозволяє композиту повніше використовувати міцність волокна. Однак, саржові тканини не мають стільки переплетених ниток, скільки тканини полотняного переплетення, що, як правило, дещо знижує їх модуль зсуву в площині через додаткову гнучкість тканини.

Синергетичний ефект зміцнення саржової структури на стійкість до пошкоджень: Полімерні компаунди, армовані базальтовим волокном (BFRP) Вже відомо, що вони мають високу міцність, так що їхні режими руйнування зазвичай включають більш щадне вилучення волокон, на відміну від крихкого руйнування. У цьому відношенні геометрія саржевого переплетення ще більше посилює це явище. Розширена деформативність саржевого полотна надає йому високу здатність поглинати енергію у випадках ударного навантаження. Розподіл волокон і невеликі зони пластичної деформації розсіюють більшу енергію удару. Таким чином, природна міцність BFRP разом з його механізмом поглинання енергії завдяки структурі саржевого переплетення створює синергетичний ефект на загальну стійкість до ударних пошкоджень, що підвищує питоме поглинання енергії матеріалом (SEA). Це робить саржеве полотно BFRP чудовим кандидатом для шасі БПЛА або передніх кромок крил та ділянок, що піддаються зіткненням з птахами або ударам уламків, або будь-якої іншої ділянки, що значно підвищує структурну живучість БПЛА в складних експлуатаційних умовах.