Niedawno kompozyty termoplastyczne są ważnym kamieniem milowym, który niewielu zauważyło. Gulfstream Aerospace (Savannah, GA, USA) dostarczył 300. Gulfstream 650. Rozpoczęty w 2012 roku dwusilnikowy odrzutowiec biznesowy to pierwszy komercyjny samolot wykorzystujący krytyczną powierzchnię kontrolną wykonaną z kompozytów termoplastycznych.
Przez dziesięciolecia Airbus (Toulouse, Francja) z powodzeniem stosował kompozyty termoplastyczne w czołówce rodziny samolotów A300, ale nie są to krytyczne powierzchnie sterujące. Jeśli krawędź natarcia spadnie z samolotu, samolot nadal nie stanowi problemu i wszyscy są bezpieczni. Jeśli krytyczna powierzchnia kontrolna ulegnie awarii, prawdopodobieństwo katastrofalnego lądowania wzrośnie dramatycznie.
Kompozyty termoplastyczne nie były rozważane do stosowania w krytycznych lub głównych elementach konstrukcyjnych samolotu przez wiele lat. Istnieje kilka przyczyn takiego stanu rzeczy. Przede wszystkim termoutwardzalne tworzywa sztuczne znajdują się w strefie komfortu wielu ludzi - są stabilne strukturalnie i posiadają bazę danych zezwoleń lotniczych od ponad 40 lat. Zastosowanie ciągłych kompozytów włóknistych prawie w całości dotyczy termoutwardzalnej konstrukcji żywicznej. Główni producenci materiałów kompozytowych używają autoklawów (obecnie piece OOA) i innych urządzeń z napędem termoutwardzalnym. Oprócz baz danych i sprzętu kapitałowego skoncentrowanego na materiałach termoutwardzalnych, większość inżynierów kompozytowych żyje w strefach komfortu termicznego w trakcie swojej kariery zawodowej. Zaprojektowali lub dostosowali proces do niewielkiej liczby gotowych prepregów z certyfikatem lotu. Technicy warsztatowi to specjaliści od workowania próżniowego w oparciu o klejenie lub inne procesy termoutwardzania. Klienci chcą jedynie używać tworzyw termoutwardzalnych, ponieważ nie wiedzą nic o "egzotycznych" materiałach zwanych tworzywami termoplastycznymi.
W nieuniknionej społeczności, ta strefa komfortu jest główną przyczyną powolnego postępu przemysłu lotniczego w wykorzystaniu zalet tworzyw termoplastycznych. Nawet jeśli porowatość prepregu termoplastycznego jest mniejsza niż 0,5%, z których niektóre są takie same, a części AFP wykonane z prepregu mają podobną porowatość, niektórzy nadal chcą umieścić końcową część w autoklawie, aby zapewnić Konsolidację. Ups, nawet niektórzy inżynierowie, którzy są biegli w materiałach termoplastycznych, lubią zapewniać bezpieczeństwo integracji za pomocą autoklawów. Jeśli w bazie danych znajduje się kompozyt termoplastyczny, może to być PEEK z konsolidacją w autoklawie. Kiedy to zrobisz, tracisz przewagę cenową tworzyw termoplastycznych.
Wróć do G650. Winda i pionowy ster wykonane są z kompozytu węglowego / PPS, a następnie montowane za pomocą zgrzewania indukcyjnego z wykorzystaniem procesów certyfikowanych przez FAA. To zdanie opisuje trzy kamienie milowe związane z tymi częściami. Po pierwsze, windy i stery są krytyczne dla utrzymania kontroli nad samolotem, a FAA nie poświadczy ich, jeśli nie ma żadnego istotnego dowodu wydajności. Po drugie, użycie PPS (nie poliketonów) w krytycznych częściach jest prawie nie do pomyślenia podczas projektowania tych struktur. Oczywiście, PPS został zastosowany dla wiodącej krawędzi, ale temperatura zeszklenia (Tg) żywicy wynosi tylko 90 ° C. W gorący letni dzień na pustyni Mojave, w samolotach w pobliżu wydechu silnika, można stwierdzić, że temperatura powierzchni materiału będzie niebezpiecznie blisko 90 ° C.
Na szczęście PPS (i poliketony) są półkrystalicznymi polimerami. Struktura łańcucha w polimerze pozwala im zachować dużą część swojej wytrzymałości i sztywności powyżej ich Tg. Odwrotnie, gdy materiał termoutwardzalny, taki jak żywica epoksydowa, jest wystawiony na działanie temperatury wyższej od Tg, rozkłada się. W rzeczywistości PPS był używany od wielu lat w zastosowaniach motoryzacyjnych, w których gęstość pojazdu przekracza 140 ° C. Starszy inżynier kompozytowy (jak ja) miałby trudności z wyborem materiału matrycy, który mógłby być wyższy niż jego Tg. Ale niektórzy młodzi i początkujący inżynierowie, którzy nie wiedzą lepiej, sprawiają, że to działa, co jest ważnym krokiem milowym.
Teraz jest trzeci kamień milowy. Główną zaletą termoplastów jest to, że można je spawać, eliminując potrzebę klejenia i nitowania oraz związane z nimi problemy związane z kosztami i wagą. W przypadku spoin certyfikowanych przez FAA należy wykazać, że krytyczne kompozyty termoplastyczne spełniają za każdym razem wymagania. KVE Composites Group (The Hague, Holandia) użył TenCate Advanced Composites do opracowania procesu spawania (Nijverdal, Holandia) Cementowego prepreg CETEX dla producenta elementów Fokker Technologies (The Hague, Holandia). (Zgadnij gdzie? Tak, osoby z czołówki serii A300). Wystarczy mieć certyfikat FAA. (Na marginesie, każdy termoplastyczny inżynier kompozytowy powinien podziękować Bogu za Holendrów, ale to jest temat innego dnia).
Dlatego, mimo że główne kamienie milowe Gulfstreamu zostały wyprodukowane ponad pięć lat temu, dlaczego przemysł kompozytów lotniczych nadal działa w strefie komfortu termoutwardzalnego? Jednym z powodów jest luka edukacyjna: kilka lat temu dołączyłem do panelu dyskusyjnego SAMPE z profesorem na ważnym amerykańskim uniwersytecie, a program kompozytorski uniwersytetu był ciężki. Jeden z jego slajdów stwierdził, że kluczowe powierzchnie lotu wykonane z kompozytów termoplastycznych nie były wykorzystywane w produkcji. Kiedy przyszła moja kolej, pokazałem Gulfstream na slajdzie i zdałem sobie sprawę, że straciłem potencjalnego akademika. W ogóle nie wiedział. Jeśli jest z uniwersytetu europejskiego, może wiedzieć.
Tendencje anty-termoplastyczne w Stanach Zjednoczonych wynikają nie tylko z braku wiedzy, ale także z tego, że nie znajdują się w strefie komfortu. W latach osiemdziesiątych kompozyty termoplastyczne były reklamowane w zastosowaniach wojskowych, a gdy się nie powiodły, jak większość początkowych technologii zrobiły, kiedy po raz pierwszy spróbowały, dostały naprawdę złego rapu. Rozwój wydajnych kompozytów termoplastycznych w Stanach Zjednoczonych został zredukowany. Dla kontrastu, Airbus i holenderska firma zainwestowały dużo w rozwój kompozytów termoplastycznych i zaczęły używać dużej ilości materiału już w Airbusie A320. Nawiasem mówiąc, aktualny ster Fokkera jest podobny do steru, który został wprowadzony do produkcji dla wielu samolotów Gulfstream.
Gdzie jest termoplastik? Ponieważ termoplastyczne taśmy prepregowe umożliwiają pełną automatyzację złożonych kształtów, poprawę wydajności i pełnego recyklingu (chociaż nie wszyscy wierzą w to) i obniżenie kosztów, są realnym podejściem. Ostatnio usłyszałem, że eksperci branżowi twierdzą, że korpusy bezpieczników wykonane z kompozytów termoplastycznych z automatycznym układaniem włókien muszą być nadal autoklawowane, aby zapewnić całkowitą konsolidację. Ten widok ignoruje dwa kluczowe punkty. Po pierwsze, niektóre taśmy termoplastyczne klasy lotniczej mają bardzo niską porowatość (<0,5%, wykonane="" w="" usa)="" i="" będą="" tylko="" coraz=""> Po drugie, w świetle ostatnich znaczących postępów w automatyzacji wsparcia sztucznej inteligencji zarządzanie jakością procesów AFP w czasie rzeczywistym jest bardzo realne i bardzo bliskie. Dlaczego Toray to robi (główny dostawca termoutwardzalnego prepregu Boeinga) inwestuje ponad 1 miliard dolarów w specjalistyczne kompozyty termoplastyczne TenCate Advanced Composites (Morgan Hill, Kalifornia)? Moje prognozy? Jutrzejszy kadłub i / lub nowe średniej wielkości samoloty będą wykonane z kompozytów termoplastycznych i zostaną ukończone w 2025 roku.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIC CO., LTD.
Skoncentruj się na (LFT-G, LFRT) R & D i produkcji: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA, PEI, PEEK długie włókna szklane i włókna ciągłe z włókna węglowego termoplastycznych kompozytowych kompozytowych tworzyw sztucznych. Może być stosowany w lotnictwie, motoryzacja, sprzęt medyczny, sprzęt sportowy, sprzęt gospodarstwa domowego i inne lekkie i opłacalne półstrukturalne części, które wymagają rynków o wysokiej wydajności.
Jeśli potrzebujesz więcej informacji, skontaktuj się ze mną.
Mike Lee
Email: sale02@lfrtplastic.com
Telefon komórkowy: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Witryna: www.lfrt-plastic.com
Dodaj: No.27 Hongxi Road, Tiangong Chuangxin Technology Park, Maxiang Town, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, Chiny.
