Шесть технологических тенденций в области полимерных материалов для аэрокосмической отрасли
Полимеры все чаще используются в самолетах и космических кораблях для снижения веса, повышения качества и снижения затрат на производство и обслуживание.
1. Использование большего количества антимикробных пластиков, совместимых с дезинфицирующими средствами, для интерьеров самолетов. .
Методы очистки и дезинфекции внутренних поверхностей самолетов могут быстро привести к разрушению традиционных пластиков. Новые антимикробные и устойчивые к дезинфицирующим средствам пластмассы, первоначально разработанные для использования в больницах, теперь используются в салонах самолетов. Эти материалы разработаны с учетом строгих стандартов пламени, дыма, токсичности и тепловыделения, необходимых для коммерческих самолетов.
2. Использование высокопрочных термопластичных композитов для снижения веса и повышения эффективности использования топлива.
Аэрокосмические конструкции, требующие высокой прочности и жесткости, традиционно изготавливаются из металлов или термореактивных композитов. Однако эти материалы имеют существенные ограничения. Металлы тяжелые, что ограничивает их использование в авиакосмической промышленности, где вес чувствителен к весу. Термореактивные композиты часто хрупкие, обычно обладают плохой химической стойкостью, а их производство трудоемко. Большинство термореактивных композитов непригодны для использования при температуре выше 100°C.
Новый класс термопластичных композитов, разработанный такими компаниями, как Ensinger, предлагает значения прочности и модуля (жесткости), сравнимые с металлами и термореактивными материалами. Эта технология включает внедрение непрерывных стеклянных или углеродных волокон в термопластическую полимерную матрицу, обычно состоящую из полиэфирэфиркетона (PEEK) или Ultem PEI (полиэфиримид). Поскольку матрица изготовлена из высокоэффективных термостойких пластиков, эти композиты можно использовать при повышенных температурах.
Термопластичные композиты обладают многими преимуществами, связанными с термопластами, включая пластичность, усталостную прочность, гашение вибраций и устойчивость к топливу, смазочным материалам и чистящим химикатам. Листы, изготовленные из этих материалов, можно быстро формовать в готовые детали с помощью нагретых металлических инструментов, что снижает производственные затраты.
3. Выбор пластика, который не создает помех радиочастотным (РЧ) сигналам, для высокопроизводительных коммуникационных обтекателей.
Распространение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), дронов и спутников, которые используют радиочастотные сигналы для выполнения полетов, увеличило спрос на высоконадежные антенны. Оптимальная работа антенны требует, чтобы пластиковый обтекатель не приводил к значительному ослаблению радиочастотного сигнала в требуемом диапазоне частот и диапазоне рабочих температур устройства. Для изготовления защитных обтекателей антенн все чаще используются специализированные конструкционные пластики с низкой диэлектрической проницаемостью, низким коэффициентом рассеяния, повышенной прочностью, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и способностью к термоформованию.
4. Выбор прочных высокотемпературных пластиков для разделения металлических поверхностей для повышения надежности.
Соединения металл-металл часто являются точками выхода из строя компонентов самолета из-за присущих им проблем, когда парные металлические поверхности подвергаются вибрации и/или износу от скольжения. Конструкторы все чаще используют прочные, высокоэффективные полиимидные материалы для таких применений, как шлицевые муфты и противовращательные элементы замков для разделения металлических деталей. Введение в узел полимерного элемента позволяет продлить срок службы и увеличить интервалы между необходимыми обслуживаниями.
Для шлицевых соединений, передающих мощность через соединенные вращающиеся металлические валы к различным системам самолета, между парными металлическими шлицами устанавливаются высокотемпературные муфты из полиимида DuPont Vespel для более плавной работы и увеличения срока службы. Такой подход снижает износ шлицев при незначительном смещении вращающихся валов. Пластичность полимера допускает смещение валов без чрезмерной нагрузки на металлические валы, подшипники или приводные двигатели.
В замковых соединениях для аэрокосмической промышленности полиимид DuPont Vespel используется в качестве пластичного фиксирующего элемента в гайках или болтах, чтобы предотвратить нежелательное вращение, не повреждая сопрягаемый металлический крепеж во время сборки или разборки для технического обслуживания. Этот полимерный элемент предотвращает истирание, характерное для цельнометаллических конструкций замков.
В обоих примерах пластичность и износостойкость полимера смягчают проблемы, связанные с контактом металла с металлом.
5. Выбор для электроизоляции пластмасс с низкой горючестью и высокой диэлектрической прочностью.
Пластмассы уже давно являются предпочтительным материалом для применений, требующих электроизоляционных свойств. Электрические системы современных военных и гражданских самолетов представляют собой особенно сложную задачу. Помимо хорошей диэлектрической прочности и дугостойкости, полимерные изоляторы также должны быть устойчивы к авиационному топливу и смазочным материалам, выдерживать вибрацию, износ и усталость, а также обладать превосходными характеристиками воспламеняемости. Пластиковые изоляторы на самолетах также должны работать в широком диапазоне температур: от сильного холода на крейсерских высотах до сильной жары возле реактивных двигателей.
Разработчики авиационных электрических систем теперь используют фторполимеры, такие как политетрафторэтилен (ПТФЭ), фторированный этиленпропилен (ФЭП) и перфторалкокси (ПФА), а также другие высокоэффективные термопласты для требовательных аэрокосмических электрических применений, включая изоляторы кронштейнов, термоусадочные трубки и гибкую изоляцию проводов.
6. Использование инновационных полимеров для создания интерьеров самолетов премиум-класса.
Коммерческие самолеты становятся все более высококлассными, а их интерьеры конкурируют с вестибюлями роскошных отелей. Традиционно нанесение рисунков на салоны самолетов было проблематичным, поскольку в местах с интенсивным движением транспорта, подверженных износу и многократной очистке, отпечаток быстро портился.
Новые технологии, такие как процесс создания изображений термопластов KYDEX, позволяют дизайнерам создавать индивидуальные среды, используя изображения внутри материала, а не на нем.
Значительный прогресс также был достигнут в производстве пластиковых материалов для линз для управления и передачи света на борту коммерческих самолетов. Новые полимерные формулы обеспечивают высокий коэффициент пропускания света, хорошее рассеивание и точный контроль цвета для светодиодного освещения. Управление освещением с использованием высокоэффективного пластика положительно влияет на эстетику внутреннего пространства самолета.
Подводя итог, можно сказать, что полимеры стали незаменимыми в современной аэрокосмической технике: от высокоэффективных композитных конструкций до критически важных функциональных компонентов. Разработка и применение огнестойких материалов имеют первостепенное значение, особенно в критически важных для безопасности областях. Будь то PA для разъемов и изоляции проводов или EVA для внутренней отделки и упаковки, эти материалы должны соответствовать строгим стандартам огнестойкости, низкого дымообразования, низкой токсичности, а также превосходных механических и экологических характеристик. Отвечая этим высоким требованиям, компания Yinsu Flame Retardant, используя свой глубокий технический опыт, успешно разработала серию таких звездных продуктов, как FRP-950X и WADP-10 . Эти материалы не только обладают выдающейся огнезащитной эффективностью, но также сочетают в себе прочность, технологичность и долговечность. Они успешно применяются в различных ключевых областях, включая внутренние компоненты самолетов, электрические системы и защиту оборудования, обеспечивая надежную материальную поддержку для повышения безопасности, надежности и облегчения характеристик аэрокосмических аппаратов.
