أخبار
استخدام المواد المركبة في مجال الطائرات بدون طيار
بسبب الاختلافات في مجالات التطبيق وأغراض الاستخدام، هناك اختلافات كبيرة بين المركبات الجوية بدون طيار والطائرات الحاملة التقليدية من حيث مواد التصنيع وهياكل الجسم. عند تصميم طائرة حاملة، يجب أن يكون الاعتبار الأول هو عامل الحمل البشري، وهناك معايير ومتطلبات مقابلة لسلامة هيكل الطائرة وتحمل المواد. ومع ذلك، لا تحتاج الطائرات بدون طيار إلى مراعاة قضايا أداء السلامة البشرية ويمكن أن يكون لديها المزيد من المحاولات والخيارات في تصميم هيكل الجسم ومواد التصنيع. تتمتع المواد المركبة بأداء أفضل من حيث الصلابة والقوة ومقاومة الزلازل والتعب ومعامل التمدد الحراري، وبالتالي فهي المواد المفضلة لتصنيع المركبات الجوية بدون طيار.
(1) أجزاء تطبيقية للمواد المركبة للطائرات بدون طيار
- المكونات الهيكلية: يمكن تصنيع الهيكل الرئيسي والأجنحة وزعانف الذيل وأجزاء أخرى من الطائرة بدون طيار من مواد مركبة. تتميز المواد المركبة بخفة الوزن والقوة العالية ومقاومة التعب الجيدة ومقاومة الصدمات، مما يجعل المركبات الجوية غير المأهولة تتمتع بعمر خدمة أطول وأداء طيران أفضل.
- حجرة المحرك: يمكن أيضًا حماية المكونات الأساسية للمركبات الجوية غير المأهولة، مثل المحركات وأجهزة التحكم وما إلى ذلك، باستخدام مواد مركبة. يمكن للمواد المركبة توفير أداء حماية كهرومغناطيسي جيد، وتقليل التداخل الكهرومغناطيسي بشكل فعال، وضمان التشغيل المستقر للأنظمة الكهربائية للمركبات الجوية غير المأهولة.
- مادة تبديد الحرارة: تولد الطائرات بدون طيار كمية كبيرة من الحرارة أثناء الطيران، ويمكن استخدام المواد المركبة لصنع زعانف تبديد الحرارة لمساعدة الطائرات بدون طيار على تبديد الحرارة بشكل فعال وضمان التشغيل الطبيعي للمعدات.
- نظام الوقود: أصبح استخدام المواد المركبة في أنظمة وقود الطائرات بدون طيار أمرًا مهمًا بشكل متزايد. على سبيل المثال، يمكن استخدام خزانات تخزين الهيدروجين المركبة لتخزين غاز الهيدروجين كمصدر للطاقة للطائرات بدون طيار.
- غلاف المستشعر: يجب أن تكون الطائرات بدون طيار مجهزة بأجهزة استشعار مختلفة، مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومقياس الضغط الجوي، والجيروسكوب، وما إلى ذلك. يمكن استخدام المواد المركبة لإنشاء أغلفة خفيفة الوزن وعالية القوة، مما يحمي أجهزة الاستشعار من التأثيرات البيئية الخارجية ويضمن دقتها واستقرارها.
(2) تحليل عملية تصنيع المكونات المركبة للطائرات بدون طيار
- عملية القولبة بالضغط الساخن
يمكن لعملية التشكيل بالضغط الساخن أن تجعل الجودة الداخلية والخارجية للمكونات المركبة للمركبات الجوية بدون طيار خفيفة الوزن وممتازة، مع محتوى راتنج موحد وخصائص ميكانيكية ممتازة. لذلك، أصبحت العملية المفضلة لتصنيع المكونات المركبة للمكونات الحاملة للحمل الرئيسي ومتطلبات السرعة العالية للمركبات الجوية بدون طيار. عيب عملية التشكيل بالضغط الساخن هو كفاءتها الاقتصادية الضعيفة، والتي تنعكس بشكل أساسي في متطلباتها العالية لمعدات التصنيع والاستثمار الأولي وتكاليف المعالجة، مما يحد أيضًا إلى حد ما من ترويج هذه التكنولوجيا. لذلك، نظرًا لاعتبارات الفوائد الاقتصادية، غالبًا ما يتم استبدال تقنية التشكيل بدرجات حرارة منخفضة وضغط منخفض بسهولة في عملية التصنيع الفعلية للطائرات بدون طيار.
- عملية تشكيل كيس الفراغ
تتمثل مزايا تقنية تشكيل الأكياس المفرغة في الفعالية العالية من حيث التكلفة، وتحقيق نتائج تصنيع مثالية بأقل استثمار في التكلفة، وصعوبة منخفضة في تشغيل العملية، مما يجعلها أسهل في الترويج والتنفيذ. عيبها هو أن ضغط القولبة صغير نسبيًا، وبالتالي فإن أهداف التنفيذ هي في الغالب مكونات المواد المركبة ذات متطلبات معايير الجودة المنخفضة نسبيًا. من منظور نطاق التطبيق، تعد تقنية تشكيل الأكياس المفرغة شائعة نسبيًا في تصنيع المواد المركبة للمركبات الجوية غير المأهولة الصغيرة منخفضة السرعة. من منظور طرق التشغيل، تتضمن العمليات الأولية لتقنية تشكيل الأكياس المفرغة بشكل أساسي طريقتين: وضع المواد المشربة مسبقًا والوضع الرطب. من منظور الفعالية التشغيلية، يكون الطلاء اللاصق للمكونات المركبة تحت عملية وضع المواد المشربة مسبقًا موحدًا، مع استقرار وجودة جيدين.
- عملية صب الضغط
تتمثل مزايا عملية صب الضغط في كفاءة الإنتاج العالية، والتشغيل السهل، والاقتصاد الجيد، وضغط صب مرتفع، والقدرة على موازنة تكلفة المدخلات وجودة مخرجات تصنيع الطائرات بدون طيار. من حيث نطاق التطبيق، تُستخدم عملية الصب في الغالب في تصنيع المكونات المركبة لهيكل الساندويتش الرغوي للطائرات بدون طيار. من منظور عملية التشغيل، تنقسم عملية الصب إلى خطوتين: ① إنتاج قلب الرغوة ورصف الجلد، ② الصب والضغط والتصلب. من تأثير التنفيذ، أدى استخدام هذه العملية في مكونات المواد المركبة لألواح أجنحة الطائرات بدون طيار إلى تحسين جماليات ودقة أجنحة الطائرات بدون طيار بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، يجب الانتباه إلى الاختيار المعقول لآلة الضغط لضمان التأثير الأمثل لعملية صب الضغط.
- تكنولوجيا التشكيل بالحرارة المنخفضة
تتمثل مزايا تقنية التشكيل بدرجة حرارة منخفضة في انخفاض تكلفة العملية نسبيًا واستهلاك الطاقة القابل للتحكم. يمكنها معالجة راتنج البوليمر منخفض الحرارة في شكل عند 60-80 درجة، مما يجعلها مكملًا فعالًا لعملية التشكيل بالضغط الساخن الحالية. من منظور قابلية التطبيق، لا تتمتع تقنية التشكيل بدرجة حرارة منخفضة بتسامح أبعاد قوي للمكونات المركبة فحسب، بل يمكنها أيضًا معالجة وتشكيل المواد المركبة مباشرة في درجة حرارة الغرفة والضغط. لذلك، يتم استخدامها على نطاق واسع في أنواع مختلفة من الطائرات بدون طيار. من منظور الفعالية التشغيلية، مقارنة بمنتجات تقنية التشكيل بدرجة حرارة عالية، يمكن لتقنية التشكيل بدرجة حرارة منخفضة أن تقلل بشكل كبير من تكلفة تصنيع المركبات الجوية بدون طيار مع ضمان جودة ممتازة للمكونات المركبة. بالإضافة إلى ذلك، من أجل تحقيق نتائج جيدة في تقنية التشكيل بدرجة حرارة منخفضة، من الضروري الانتباه إلى التحسين المستمر للراتنج والتشكيل بدرجة حرارة منخفضة.
(3) نسبة المواد المركبة المستخدمة في الطائرات بدون طيار
عادة ما تكون مكونات الهيكل والجناح الرئيسية للطائرات بدون طيار مصنوعة من مواد خفيفة الوزن وعالية القوة مثل المواد المركبة وسبائك الألومنيوم وما إلى ذلك. هذه المواد باهظة الثمن نسبيًا ولكنها خفيفة الوزن، مما يفيد في تحسين أداء الطيران للطائرات بدون طيار. تبلغ نسبة المواد الهيكلية في تكلفة الطائرات بدون طيار حوالي 20٪ -30٪،
تختلف نسبة وزن المواد المركبة في هياكل الطائرات بدون طيار حسب نوع الطائرة وحجمها وسيناريو تطبيقها. وبشكل عام، يمكن أن تصل نسبة وزن المواد المركبة في هياكل الطائرات بدون طيار إلى 50% أو حتى أعلى. وفيما يلي تقدير تقريبي:
الطائرات بدون طيار الصغيرة: بالنسبة للطائرات بدون طيار الصغيرة، فإن نسبة المواد المركبة المستخدمة عالية نسبيًا، والتي يمكن أن تصل إلى 70% -80% من وزن الجسم. وذلك لأن الطائرات بدون طيار الصغيرة غالبًا ما تستخدم مواد خفيفة الوزن لتحسين أداء الطيران، في حين تتمتع المواد المركبة بقوة وصلابة عالية، والتي يمكن أن تلبي المتطلبات الهيكلية للطائرات بدون طيار الصغيرة.
الطائرات بدون طيار متوسطة الحجم: نسبة المواد الهيكلية في الطائرات بدون طيار متوسطة الحجم منخفضة نسبيًا، حيث تمثل المواد المركبة حوالي 50% -60% من الوزن. وذلك لأن الطائرات بدون طيار متوسطة الحجم قد تحتاج إلى حمل المزيد من الأحمال، مثل الوقود وأجهزة الاستشعار والحمولات، لذا فإن اختيار المواد الهيكلية يركز بشكل أكبر على التوازن بين الأداء والوزن.
الطائرات بدون طيار الكبيرة: قد تكون نسبة وزن المواد المركبة في هيكل الطائرات بدون طيار الكبيرة منخفضة نسبيًا، حوالي 30% -40%. وذلك لأن الطائرات بدون طيار الكبيرة تستخدم بشكل أساسي مواد هيكلية ثقيلة مثل سبائك الألومنيوم وسبائك التيتانيوم وما إلى ذلك لتحمل الأحمال الأكبر وأحمال الرياح. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يكون للطائرات بدون طيار الكبيرة مساحة أكبر لاستيعاب الوقود والمعدات والأفراد، وبالتالي فإن نسبة المواد المركبة المستخدمة منخفضة نسبيًا.