Les matériaux composites sont devenus des matériaux idéaux pour la fabrication d'avions à basse altitude en raison de leur légèreté, de leur haute résistance, de leur résistance à la corrosion et de leur plasticité. À l'ère de l'économie à basse altitude qui recherche l'efficacité, la durée de vie des batteries et la protection de l'environnement, l'utilisation de matériaux composites affecte non seulement les performances et la sécurité des avions, mais est également la clé pour promouvoir le développement de l'ensemble de l'industrie.
Fibre de carbonematériau composite
En raison de sa légèreté, de sa haute résistance, de sa résistance à la corrosion et d'autres caractéristiques, la fibre de carbone est devenue un matériau idéal pour la fabrication d'avions à basse altitude. Elle peut non seulement réduire le poids des avions, mais également améliorer les performances et les avantages économiques, et devenir un substitut efficace aux matériaux métalliques traditionnels. Plus de 90 % des matériaux composites des skycars sont en fibre de carbone, et les 10 % restants environ sont en fibre de verre. Dans les avions eVTOL, la fibre de carbone est largement utilisée dans les composants structurels et les systèmes de propulsion, représentant environ 75 à 80 %, tandis que les applications internes telles que les poutres et les structures de sièges représentent 12 à 14 %, et les systèmes de batterie et les équipements avioniques représentent 8 à 12 %.
Fibrematériau composite en verre
Le plastique renforcé de fibre de verre (GFRP), avec sa résistance à la corrosion, sa résistance aux hautes et basses températures, sa résistance aux radiations, ses caractéristiques ignifuges et anti-vieillissement, joue un rôle important dans la fabrication d'avions à basse altitude tels que les drones. L'application de ce matériau permet de réduire le poids de l'avion, d'augmenter la charge utile, d'économiser de l'énergie et d'obtenir un beau design extérieur. Par conséquent, le GFRP est devenu l'un des matériaux clés de l'économie à basse altitude.
Dans le processus de production d'avions à basse altitude, le tissu en fibre de verre est largement utilisé dans la fabrication de composants structurels clés tels que les cellules, les ailes et les queues. Ses caractéristiques légères contribuent à améliorer l'efficacité de croisière de l'avion et à fournir une résistance et une stabilité structurelles plus fortes.
Pour les composants qui nécessitent une excellente perméabilité aux ondes, tels que les radômes et les carénages, des matériaux composites en fibre de verre sont généralement utilisés. Par exemple, le drone à haute altitude et à longue portée et le drone RQ-4 « Global Hawk » de l'US Air Force utilisent des matériaux composites en fibre de carbone pour leurs ailes, leur queue, leur compartiment moteur et leur fuselage arrière, tandis que le radôme et le carénage sont fabriqués en matériaux composites en fibre de verre pour assurer une transmission claire du signal.
Le tissu en fibre de verre peut être utilisé pour fabriquer des carénages et des fenêtres d'avion, ce qui améliore non seulement l'apparence et la beauté de l'avion, mais améliore également le confort de vol. De même, dans la conception de satellites, le tissu en fibre de verre peut également être utilisé pour construire la structure de la surface extérieure des panneaux solaires et des antennes, améliorant ainsi l'apparence et la fiabilité fonctionnelle des satellites.
Fibre d'aramidematériau composite
Le matériau à âme alvéolaire en papier aramide, conçu avec la structure hexagonale d'un nid d'abeille naturel bionique, est réputé pour son excellente résistance spécifique, sa rigidité spécifique et sa stabilité structurelle. De plus, ce matériau présente de bonnes propriétés d'isolation phonique et thermique, ainsi que des propriétés ignifuges. De plus, il dégage très peu de fumée et de toxicité lors de la combustion. Ces caractéristiques lui permettent de trouver sa place dans les applications haut de gamme de l'aérospatiale et des transports à grande vitesse.
Bien que le coût du matériau de base en nid d'abeille en papier aramide soit plus élevé, il est souvent sélectionné comme matériau léger clé pour les équipements haut de gamme tels que les avions, les missiles et les satellites, en particulier dans la fabrication de composants structurels qui nécessitent une perméabilité aux ondes à large bande et une rigidité élevée.
Avantages légers
En tant que matériau clé de la structure du fuselage, le papier aramide joue un rôle essentiel dans les principaux avions économiques à basse altitude tels que l'eVTOL, en particulier en tant que couche sandwich en nid d'abeille en fibre de carbone.
Dans le domaine des véhicules aériens sans pilote, le matériau en nid d'abeille Nomex (papier aramide) est également largement utilisé, il est utilisé dans la coque du fuselage, la peau des ailes et le bord d'attaque et d'autres pièces.
Autrematériaux composites sandwich
Les avions à basse altitude, tels que les véhicules aériens sans pilote, en plus d'utiliser des matériaux renforcés tels que la fibre de carbone, la fibre de verre et la fibre d'aramide dans le processus de fabrication, des matériaux de structure sandwich tels que le nid d'abeille, le film, la mousse plastique et la colle mousse sont également largement utilisés.
Dans la sélection des matériaux sandwich, les sandwichs en nid d'abeille (tels que le nid d'abeille en papier, le nid d'abeille Nomex, etc.), les sandwichs en bois (tels que le bouleau, le paulownia, le pin, le tilleul, etc.) et les sandwichs en mousse (tels que le polyuréthane, le chlorure de polyvinyle, la mousse de polystyrène, etc.) sont couramment utilisés.
La structure sandwich en mousse a été largement utilisée dans la structure des cellules d'UAV en raison de ses caractéristiques d'étanchéité et de flottaison et des avantages technologiques de pouvoir remplir les cavités de la structure interne de l'aile et de l'aile arrière dans leur ensemble.
Français Lors de la conception de drones à basse vitesse, les structures sandwich en nid d'abeille sont généralement utilisées pour les pièces ayant de faibles exigences de résistance, des formes régulières, de grandes surfaces courbes et faciles à disposer, telles que les surfaces stabilisatrices d'aile avant, les surfaces stabilisatrices de queue verticale, les surfaces stabilisatrices d'aile, etc. Pour les pièces aux formes complexes et aux petites surfaces courbes, telles que les surfaces d'ascenseur, les surfaces de gouvernail, les surfaces de gouvernail d'aileron, etc., les structures sandwich en mousse sont préférées. Pour les structures sandwich qui nécessitent une résistance plus élevée, des structures sandwich en bois peuvent être sélectionnées. Pour les pièces qui nécessitent à la fois une résistance élevée et une rigidité élevée, telles que la peau du fuselage, la poutre en T, la poutre en L, etc., la structure stratifiée est généralement utilisée. La fabrication de ces composants nécessite un préformage et, en fonction de la rigidité dans le plan, de la résistance à la flexion, de la rigidité à la torsion et des exigences de résistance requises, sélectionnez la fibre renforcée, le matériau de matrice, la teneur en fibres et le stratifié appropriés, et concevez différents angles de pose, couches et séquence de stratification, et durcissez à travers différentes températures de chauffage et pressions de pressurisation.
Date de publication : 22 novembre 2024
