คอมโพสิตโครงสร้างแซนด์วิชรังผึ้งกระดาษอะรามิด - รังผึ้งเครื่องบิน

การลดน้ำหนักถือเป็นเป้าหมายสำคัญของการออกแบบและการผลิตเครื่องบิน ทำให้เครื่องบินทหารมีประสิทธิภาพการบินที่แข็งแกร่งขึ้น ปรับปรุงการประหยัดเชื้อเพลิงของเครื่องบินพลเรือน อย่างไรก็ตาม หากความหนาของแผ่น-เช่นชิ้นส่วนบนเครื่องบินบางเกินไป ก็จะประสบปัญหาเรื่องความแข็งแรงและความแข็งไม่เพียงพอ การเพิ่มวัสดุแซนวิชที่มีน้ำหนักเบาและแข็งระหว่างแผงสองชั้นจะช่วยเพิ่มน้ำหนักบรรทุก-ได้อย่างมาก โดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับการเพิ่มโครงรองรับ

สิ่งนี้คล้ายกับการสร้างใบกังหันลมที่ไซต์นี้เคยแชร์มาก่อน:

ชั้นของไม้บัลซาหรือแกนโฟมถูกเติมระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกของผิวหนังที่ทำจากไฟเบอร์กลาส-อีพอกซีเรซินเสริมแรง (FRP) นอกจากนี้ บัลซายังเป็นวัสดุหลักชนิดแรกที่ใช้ในเครื่องบิน เช่น เครื่องบินทิ้งระเบิดยุงของอังกฤษ ซึ่งเป็นเครื่องบินไม้ที่มีชื่อเสียงในสมัยสงครามโลกครั้งที่สอง ทำจากไม้เบิร์ช 2 ชั้นประกบด้วยไม้อัดบัลซา 1 ชั้น

ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศสมัยใหม่ วัสดุหลักที่ใช้ ได้แก่ โครงสร้างรังผึ้งและโฟม รังผึ้งที่ดูเหมือนอ่อนนุ่มสามารถทนต่อการกระแทกของรถบรรทุกหนักได้ เนื่องจากโครงสร้างกริดรังผึ้งที่มั่นคงป้องกันการเสียรูปจากการดัดงอ ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับที่ทำให้กล่องกระดาษแข็งที่ทำจากกระดาษลูกฟูกมีความทนทานต่อการบีบอัดสูง

อลูมิเนียมเป็นโลหะที่ใช้มากที่สุดในเครื่องบิน และโครงสร้างของแผงโลหะผสมอลูมิเนียม + แกนรังผึ้งอลูมิเนียมนั้นพอดีตามธรรมชาติ

นี่คือส่วนหนึ่งของปีกเครื่องบิน VFW614 โดยมีขอบท้ายปีกและสปอยเลอร์ทำจากโครงสร้างรังผึ้งอะลูมิเนียมโดยตรง

โดยบังเอิญ VFW614 นี้ดูแปลกตาโดยมีเครื่องยนต์ติดตั้งอยู่บนปีก พัฒนาโดย United Aero-Technologies-FOKKER (VFW-FOKKER) แห่งเยอรมนีตะวันตก โดยเป็นเครื่องบินโดยสารระยะสั้น-พิสัย 40- ซึ่งทำการบินครั้งแรกในปี 1971 และเป็นการพัฒนาเครื่องบินไอพ่นพลเรือนครั้งแรกในเยอรมนีตะวันตกภายหลัง สงครามโลกครั้งที่สอง (ความพยายามของเยอรมนีตะวันออกคือ Bard 152 ซึ่งทำการบินครั้งแรกในปี พ.ศ. 2501) เครื่องบินลำนี้ไม่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ โดยสร้างขึ้นเพียง 13 ลำ แต่ยังคงเป็นก้าวสำคัญของอุตสาหกรรมการบินของเยอรมนี เรื่องราวที่โด่งดังยิ่งกว่านั้นคือความร่วมมือระหว่างฝรั่งเศส-เยอรมันระหว่างแอร์บัสและโบอิ้ง

เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตมีการใช้กันมากขึ้นในการก่อสร้างเครื่องบิน สามารถเปลี่ยนรังผึ้งอลูมิเนียมด้วยได้หรือไม่

คำตอบคือใช่ การใช้งานทั่วไปที่สุดในเครื่องบินสมัยใหม่คือคอมโพสิตรังผึ้งกระดาษอะรามิด และทำจากเรซินเสริมคาร์บอนไฟเบอร์และคอมโพสิตอื่นๆ เพื่อคลุมแผงรังผึ้ง ใช้ในพื้นเครื่องบิน ช่องฟัก ชิ้นส่วนภายใน หาง พื้นผิวหางเสือ แฟริ่ง ไม้พาย ฯลฯ แต่ยังใช้ในรถไฟความเร็วสูง- ผนังภายใน เพดาน ชั้นวางสัมภาระ และอื่นๆ

ตามชื่อเลย รวงผึ้งนี้ทำจากกระดาษชนิดพิเศษ กระดาษใยอะรามิด

ขั้นแรกให้เคลือบกระดาษอะรามิดด้วยแถบกาวซึ่งมีความกว้างเท่ากับความยาวของด้านข้างของรูรวงผึ้ง (ในกรณีของรังผึ้งหกเหลี่ยม) และระยะห่างระหว่างแถบคือสี่เท่าของความยาวของด้านข้าง แถบกาวถูกติดโดยการพิมพ์แบบกราเวียร์ โดยร่องที่มีความกว้างและระยะห่างเฉพาะบนลูกกลิ้งอุปกรณ์ติดจะถ่ายโอนแถบกาวลงบนกระดาษอะรามิด

กระดาษอะรามิดสองชั้นที่อยู่ติดกันจะถูกวางซ้อนกันในตำแหน่งที่เซ และแถบกาวจะถูกบ่มโดยการกดร้อน

ต่อไป กองอะรามิดจะถูกยืดออกเหมือนหีบเพลงเพื่อสร้างรังผึ้ง รวงผึ้งยังถูกอบเพื่อคลายความเครียดจากการเด้งกลับและปิดท้ายรวงผึ้งด้วย

รวงผึ้งจะถูกบ่มโดยการทำให้ชุ่ม (โดยปกติจะใช้ฟีนอลเรซิน) เพื่อเติมเต็มรูพรุนระหว่างเส้นใยอะรามิด เรซินมีบทบาทในการยึดเกาะเส้นใยและถ่ายเทน้ำหนัก

รังผึ้งสามารถผลิตเป็นรูปทรงต่างๆ ได้โดยกระบวนการตัด

กระบวนการผลิตรังผึ้งข้างต้นมาจาก AVIC Composites ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Aviation Industry Corporation of China (AVIC) ซึ่งปัจจุบันผลิตรังผึ้งกระดาษอะรามิดที่มีความยาวโครงตาข่ายตั้งแต่ 1.8 ถึง 5.5 มม. มีความหนาแน่นตั้งแต่ 29 ถึง 144 กก./ลบ.ม. และขนาดสูงสุด 3,900 x 1,850 x 900 มม.
อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบสำคัญสำหรับการผลิตกระดาษอะรามิดรังผึ้ง - เส้นใยอะรามิดและกระดาษอะรามิด - ครั้งหนึ่งเคยเป็นปัญหา "สร้อยคอ" ที่เราเผชิญมาเป็นเวลานาน

อะรามิดมักเรียกว่าพารา-อะรามิดและเมตา-อะรามิด

พารา-อะรามิดทำจากการรวมตัวของเทเรฟทาโลอิลคลอไรด์และพี-ฟีนิลีนไดเอมีน และเป็นที่รู้จักในชื่อ "อะรามิด 1414" ตามตำแหน่งของหมู่แทนที่บนวงแหวนเบนซีน และแน่นอนว่าชื่อทางการค้าที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ "เคฟลาร์" ของบริษัทดูปองท์แห่งสหรัฐอเมริกา (เคฟลาร์) เมตา-อะรามิดถูกสร้างขึ้นโดยการควบแน่นหลายจุดของ m-โทลูอีน ไดคาร์บอนิล คลอไรด์ และ m-ฟีนิลีนไดเอมีน และเป็นที่รู้จักในชื่อ "อะรามิด 1313" ซึ่งจำหน่ายภายใต้ชื่อทางการค้าของ Nomex โดย DuPont

ในการเปรียบเทียบ อะรามิด-มีความแข็งแรงและโมดูลัสสูงกว่า ส่งผลให้มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่าของกระดาษอะรามิดและรวงผึ้ง ในขณะที่อะรามิดมีโซ-มีความต้านทานความร้อนและเปลวไฟได้ดีกว่า

เส้นใยอะรามิดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 ไมครอนที่ได้จากการปั่นจะถูกตัดเพื่อให้ได้วัตถุดิบที่สำคัญอย่างหนึ่งสำหรับเส้นใยกระดาษอะรามิด - สั้น- ที่ตัดสั้น ซึ่งมีความยาว 5~6 มม. เส้นใยตัดสั้น-ที่มีความแข็งแรงสูง แต่พื้นผิวเรียบ กลุ่มที่ใช้งานน้อย ขาดแรงพันกันระหว่างเส้นใย ไม่สามารถเกิดจากกระดาษเพียงอย่างเดียว แต่ในฐานะ "เหล็กเส้น" และ "คอนกรีต" - เยื่ออะรามิดป่นหรือการรวมกันของเส้นใยตกตะกอน กลายเป็นกระดาษที่มีความแข็งแรงสูง เยื่อกระดาษเป็นเส้นใยตัดสั้นหลังจากเยื่อกระดาษเพื่อให้ได้ โครงสร้างเส้นใยเดิมถูกทำลายบางส่วน พื้นผิวเป็นปุย เผยให้เห็นกรดอะมิโนมากขึ้น สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้มากขึ้น เพื่อให้เส้นใยตัดสั้นเชื่อมติดกัน การตกตะกอนของเส้นใยเป็นสารละลายโพลีเมอร์ในการตกตะกอนของการกวนอย่างแรง การตกตะกอนของเส้นใยสั้นที่ฟู

เส้นใยอะรามิดที่กระจายอยู่ในน้ำจะถูกคัดลอกลงในกระดาษ (แสดงการทดสอบในห้องปฏิบัติการ) คล้ายกับกระบวนการผลิตกระดาษแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม กระดาษอะรามิดมีขั้นตอนการกดร้อนเพิ่มเติมเพื่อเชื่อมเส้นใยอะรามิดเข้าด้วยกัน อุณหภูมิอ่อนตัวลงของเมโซอะรามิดทำให้เส้นใยยึดติดกับกระดาษได้ง่ายขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงมีการใช้บ่อยขึ้นในคอมโพสิตรังผึ้งของกระดาษอะรามิด นอกจากนี้ กระดาษอะรามิดยังใช้เป็นกระดาษฉนวนในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและพลังงานอีกด้วย

ต่างประเทศในปี 1967 เริ่มอุตสาหกรรมการผลิตอะรามิด ในขณะที่อุตสาหกรรมอะรามิดของจีนเริ่มต้นในปี 1980 มีช่องว่างขนาดใหญ่กับต่างประเทศ ต้องเผชิญกับการคว่ำบาตรทางเทคนิคขององค์กรต่างประเทศ เส้นใยอะรามิด และกระดาษอะรามิดเป็นเวลานานขึ้นอยู่กับการนำเข้า Yantai Minsda (การผลิตสแปนเด็กซ์และอะรามิด Tahe New Material ในเครือ) และมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมณฑลส่านซีของศาสตราจารย์วิศวกรรมเยื่อและกระดาษ Zhang Meiyun ร่วมมือกันเพื่อทำลายการผูกขาดจากต่างประเทศเพื่อให้บรรลุการแปลกระดาษอะรามิดเป็นภาษาท้องถิ่น ยังมีวัสดุใหม่ Chaomeisi บริษัท วัสดุคอมโพสิต Haotian Longbang ของเซินเจิ้นสามารถผลิตกระดาษอะรามิดจำนวนมากได้

เป็นความพยายามของ Cai Lun ร่วมสมัยเพื่อให้เครื่องบินของจีนมีลำตัวที่เบาและแข็งแกร่ง!

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความข่าวอุตสาหกรรมที่เผยแพร่บนเว็บไซต์นี้มีไว้เพื่อการแลกเปลี่ยนและแบ่งปันความรู้และข้อมูลการตลาดเกี่ยวกับวัสดุคอมโพสิตเท่านั้น และไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อการค้าใดๆ หากบุคคลหรือองค์กรใดมีข้อสงสัยเกี่ยวกับลิขสิทธิ์ของบทความหรือความถูกต้องและความถูกต้องของเนื้อหา โปรดติดต่อเราในครั้งแรก แล้วเราจะดำเนินการให้ทันเวลา