Material komposit telah menjadi material ideal untuk pembuatan pesawat terbang ketinggian rendah karena bobotnya yang ringan, kekuatan tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan plastisitasnya. Di era ekonomi ketinggian rendah yang mengejar 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 bobotnya yang ringan, kekuatan tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan karakteristik lainnya, serat karbon telah menjadi material ideal untuk pembuatan pesawat terbang ketinggian rendah. Material ini tidak hanya dapat mengurangi bobot pesawat, tetapi juga meningkatkan kinerja dan manfaat ekonomi, serta menjadi pengganti yang efektif untuk material logam tradisional. Lebih dari 90% material komposit dalam pesawat terbang ketinggian rendah adalah serat karbon, dan sisanya sekitar 10% adalah serat kaca. Pada pesawat eVTOL, serat karbon banyak digunakan dalam komponen struktural dan sistem propulsi, mencapai sekitar 75-80%, sedangkan aplikasi internal seperti balok dan struktur kursi mencapai 12-14%, dan sistem baterai serta peralatan avionik mencapai 8-12%.
Seratbahan komposit kaca
Plastik yang diperkuat serat kaca (GFRP), dengan ketahanan korosi, ketahanan suhu tinggi dan rendah, ketahanan radiasi, tahan api, dan karakteristik anti-penuaan, memainkan peran penting dalam pembuatan pesawat terbang rendah seperti drone. Penerapan material ini membantu mengurangi berat pesawat, meningkatkan muatan, menghemat energi, dan mencapai desain eksterior yang indah. Oleh karena itu, GFRP telah menjadi salah satu material kunci dalam ekonomi penerbangan rendah.
Dalam proses produksi pesawat terbang ketinggian rendah, kain fiberglass banyak digunakan dalam pembuatan komponen struktural utama seperti badan pesawat, sayap, dan ekor. Karakteristiknya yang ringan membantu meningkatkan efisiensi jelajah pesawat dan memberikan kekuatan serta stabilitas struktural yang lebih kuat.
Untuk komponen yang membutuhkan permeabilitas gelombang yang sangat baik, seperti radome dan fairing, material komposit fiberglass biasanya digunakan. Misalnya, UAV jarak jauh ketinggian tinggi dan UAV RQ-4 “Global Hawk” Angkatan Udara AS menggunakan material komposit serat karbon untuk sayap, ekor, kompartemen mesin, dan badan pesawat bagian belakang, sementara radome dan fairing terbuat dari material komposit fiberglass untuk memastikan transmisi sinyal yang jernih.
Kain serat kaca dapat digunakan untuk membuat penutup dan jendela pesawat terbang, yang tidak hanya meningkatkan penampilan dan keindahan pesawat, tetapi juga meningkatkan kenyamanan penerbangan. Demikian pula, dalam desain satelit, kain serat kaca 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 dihargai karena kekuatan spesifik, kekakuan spesifik, dan stabilitas strukturnya yang sangat baik. 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 material yang banyak digunakan dalam aplikasi kelas atas di bidang kedirgantaraan dan transportasi berkecepatan tinggi.
Meskipun biaya material inti sarang lebah kertas aramid lebih tinggi, material ini sering dipilih sebagai material ringan utama untuk peralatan canggih seperti pesawat terbang, rudal, dan satelit, terutama dalam pembuatan komponen struktural yang membutuhkan permeabilitas gelombang pita lebar dan kekakuan tinggi.
Manfaat yang ringan
Sebagai material struktur badan pesawat utama, kertas aramid memainkan peran vital dalam pesawat ekonomis ketinggian rendah seperti eVTOL, terutama sebagai lapisan sandwich sarang lebah serat karbon.
Di bidang pesawat tanpa awak, material sarang lebah Nomex (kertas aramid) juga banyak digunakan, yaitu pada cangkang badan pesawat, kulit sayap, tepi depan, dan bagian lainnya.
Lainnyabahan komposit sandwich
Pesawat terbang ketinggian rendah, seperti kendaraan udara tak berawak, selain menggunakan material penguat seperti serat karbon, serat kaca, dan serat aramid dalam proses pembuatannya, material struktur sandwich seperti sarang lebah, film, plastik busa, dan lem busa juga banyak digunakan.
Dalam pemilihan bahan sandwich, yang umum digunakan adalah sandwich sarang lebah (seperti sarang lebah kertas, sarang lebah Nomex, dll.), sandwich kayu (seperti birch, paulownia, pinus, basswood, dll.) dan sandwich busa (seperti poliuretan, polivinil klorida, busa polistirena, dll.).
Struktur sandwich busa telah banyak digunakan dalam struktur rangka pesawat UAV karena karakteristiknya yang kedap air dan mengapung, serta keunggulan teknologi berupa kemampuan untuk mengisi rongga struktur internal sayap dan ekor secara keseluruhan.
Saat mendesain UAV berkecepatan rendah, struktur sandwich sarang lebah biasanya digunakan untuk bagian-bagian dengan persyaratan kekuatan rendah, bentuk teratur, permukaan lengkung besar, dan mudah dipasang, seperti permukaan penstabil sayap depan, permukaan penstabil ekor vertikal, permukaan penstabil sayap, dll. Untuk bagian-bagian 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 bagian-bagian yang membutuhkan kekuatan dan kekakuan tinggi, seperti kulit badan pesawat, balok T, balok L, dll., struktur laminasi biasanya digunakan. Pembuatan komponen-komponen ini membutuhkan pembentukan awal, dan sesuai dengan kekakuan bidang, kekuatan lentur, kekakuan torsi, dan persyaratan kekuatan yang dibutuhkan, pilih serat penguat, material matriks, kandungan serat, dan laminasi yang sesuai, serta rancang sudut pemasangan, lapisan, dan urutan pelapisan yang berbeda, dan lakukan pengerasan melalui suhu pemanasan dan tekanan yang berbeda.
Waktu posting: 22 November 2024
