Material komposit telah menjadi material yang ideal untuk pembuatan pesawat terbang ketinggian rendah karena sifatnya yang ringan, kekuatan tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan plastisitas. Di era ekonomi ketinggian rendah ini yang mengutamakan efisiensi, masa pakai baterai, dan perlindungan lingkungan, penggunaan material komposit tidak hanya memengaruhi kinerja dan keselamatan pesawat terbang, tetapi juga merupakan kunci untuk mendorong perkembangan seluruh industri.
Serat karbonbahan komposit
Karena sifatnya yang ringan, kekuatan tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan karakteristik lainnya, serat karbon telah menjadi material ideal untuk pembuatan pesawat terbang ketinggian rendah. Serat karbon tidak hanya dapat mengurangi berat pesawat, tetapi juga meningkatkan kinerja dan manfaat ekonomi, serta menjadi pengganti yang efektif untuk material logam tradisional. Lebih dari 90% material komposit pada skycar adalah serat karbon, dan sisanya sekitar 10% adalah serat kaca. Pada pesawat eVTOL, serat karbon banyak digunakan dalam komponen struktural dan sistem propulsi, meliputi sekitar 75-80%, sementara aplikasi internal seperti balok dan struktur kursi meliputi 12-14%, dan sistem baterai serta peralatan avionik meliputi 8-12%.
Seratbahan komposit kaca
Plastik yang diperkuat fiberglass (GFRP), dengan ketahanan terhadap korosi, ketahanan terhadap suhu tinggi dan rendah, ketahanan terhadap radiasi, penghambat api, dan karakteristik anti-penuaan, memainkan peran penting dalam pembuatan pesawat terbang ketinggian rendah seperti drone. Penerapan material ini membantu mengurangi bobot pesawat, meningkatkan muatan, menghemat energi, dan mencapai desain eksterior yang indah. Oleh karena itu, GFRP telah menjadi salah satu material utama dalam ekonomi ketinggian rendah.
Dalam proses produksi pesawat terbang ketinggian rendah, kain fiberglass banyak digunakan dalam pembuatan komponen struktural utama seperti rangka pesawat, sayap, dan ekor. Karakteristiknya yang ringan membantu meningkatkan efisiensi jelajah pesawat dan memberikan kekuatan dan stabilitas struktural yang lebih kuat.
Untuk komponen yang memerlukan permeabilitas gelombang yang sangat baik, seperti radome dan fairing, bahan komposit fiberglass biasanya digunakan. Misalnya, UAV jarak jauh ketinggian tinggi dan UAV RQ-4 "Global Hawk" Angkatan Udara AS menggunakan bahan komposit serat karbon untuk sayap, ekor, kompartemen mesin, dan badan pesawat belakang, sedangkan radome dan fairing terbuat dari bahan komposit fiberglass untuk memastikan transmisi sinyal yang jelas.
Kain fiberglass dapat digunakan untuk membuat fairing dan jendela pesawat, yang tidak hanya meningkatkan penampilan dan keindahan pesawat, tetapi juga meningkatkan kenyamanan penerbangan. Demikian pula, dalam desain satelit, kain fiberglass juga dapat digunakan untuk membangun struktur permukaan luar panel surya dan antena, sehingga meningkatkan penampilan dan keandalan fungsional satelit.
Serat aramidbahan komposit
Material inti sarang lebah kertas aramid yang dirancang dengan struktur heksagonal sarang lebah alami bionik sangat dihormati karena kekuatan spesifik, kekakuan spesifik, dan stabilitas strukturalnya yang luar biasa. Selain itu, material ini juga memiliki sifat insulasi suara, insulasi panas, dan tahan api yang baik, serta asap dan toksisitas yang dihasilkan selama pembakaran sangat rendah. Karakteristik ini menjadikannya sangat diminati dalam aplikasi kelas atas di bidang kedirgantaraan dan transportasi berkecepatan tinggi.
Meskipun biaya bahan inti sarang lebah kertas aramid lebih tinggi, bahan ini sering dipilih sebagai bahan ringan utama untuk peralatan kelas atas seperti pesawat terbang, rudal, dan satelit, terutama dalam pembuatan komponen struktural yang memerlukan permeabilitas gelombang pita lebar dan kekakuan tinggi.
Manfaat ringan
Sebagai bahan utama struktur badan pesawat, kertas aramid memainkan peran vital dalam pesawat ekonomis ketinggian rendah seperti eVTOL, terutama sebagai lapisan sandwich sarang lebah serat karbon.
Di bidang wahana udara nir awak, material sarang lebah Nomex (kertas aramid) juga banyak digunakan, dipakai pada rangka badan pesawat, kulit sayap, dan tepi depan serta komponen lainnya.
Lainnyabahan komposit sandwich
Pesawat terbang ketinggian rendah, seperti kendaraan udara tak berawak, selain menggunakan bahan yang diperkuat seperti serat karbon, serat kaca, dan serat aramid dalam proses pembuatannya, bahan struktur sandwich seperti sarang lebah, film, plastik busa, dan lem busa juga banyak digunakan.
Dalam pemilihan material sandwich, yang umum digunakan adalah sandwich sarang lebah (seperti sarang lebah kertas, sarang lebah Nomex, dan lain-lain), sandwich kayu (seperti birch, paulownia, pinus, basswood, dan lain-lain) dan sandwich busa (seperti poliuretan, polivinil klorida, busa polistirena, dan lain-lain).
Struktur sandwich busa telah banyak digunakan dalam struktur rangka pesawat UAV karena karakteristiknya yang kedap air dan dapat mengapung serta keunggulan teknologi yang mampu mengisi rongga-rongga struktur internal sayap dan sayap ekor secara keseluruhan.
Saat merancang UAV kecepatan rendah, struktur sandwich sarang lebah biasanya digunakan untuk komponen dengan persyaratan kekuatan rendah, bentuk reguler, permukaan lengkung besar dan mudah ditata, seperti permukaan stabilisasi sayap depan, permukaan stabilisasi ekor vertikal, permukaan stabilisasi sayap, dll. Untuk komponen dengan bentuk kompleks dan permukaan lengkung kecil, seperti permukaan elevator, permukaan kemudi, permukaan kemudi aileron, dll., struktur sandwich busa lebih disukai. Untuk struktur sandwich yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi, struktur sandwich kayu dapat dipilih. Untuk komponen yang membutuhkan kekuatan tinggi dan kekakuan tinggi, seperti kulit badan pesawat, balok-T, balok-L, dll., struktur laminasi biasanya digunakan. Pembuatan komponen-komponen ini memerlukan preforming, dan sesuai dengan kekakuan bidang yang diperlukan, kekuatan lentur, kekakuan torsi dan persyaratan kekuatan, pilih serat yang diperkuat yang tepat, bahan matriks, kandungan serat dan laminasi, dan rancang sudut peletakan yang berbeda, lapisan dan urutan pelapisan, dan penyembuhan melalui suhu pemanasan dan tekanan tekanan yang berbeda.
Waktu posting: 22-Nov-2024
