Os materiais compósitos tornaram-se ideais para a fabricação de aeronaves de baixa altitude devido à sua leveza, alta resistência, resistência à corrosão e plasticidade. Nesta era da economia de baixa altitude, que busca eficiência, vida útil da bateria e proteção ambiental, o uso de materiais compósitos não só afeta o desempenho e a segurança das aeronaves, como também é fundamental para impulsionar o desenvolvimento de toda a indústria.
fibra de carbonomaterial compósito
Devido à sua leveza, alta resistência, resistência à corrosão e outras características, a fibra de carbono tornou-se um material ideal para a fabricação de aeronaves de baixa altitude. Ela não só reduz o peso da aeronave, como também melhora o desempenho e os benefícios econômicos, tornando-se um substituto eficaz para os materiais metálicos tradicionais. Mais de 90% dos materiais compósitos em aeronaves elétricas de decolagem e pouso vertical (eVTOL) são de fibra de carbono, e os cerca de 10% restantes são de fibra de vidro. Em aeronaves eVTOL, a fibra de carbono é amplamente utilizada em componentes estruturais e sistemas de propulsão, representando cerca de 75-80%, enquanto aplicações internas, como vigas e estruturas de assentos, representam 12-14%, e sistemas de baterias e equipamentos de aviônica, 8-12%.
Fibramaterial compósito de vidro
O plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV), com sua resistência à corrosão, resistência a altas e baixas temperaturas, resistência à radiação, propriedades retardantes de chamas e antienvelhecimento, desempenha um papel importante na fabricação de aeronaves de baixa altitude, como drones. A aplicação desse material ajuda a reduzir o peso da aeronave, aumentar a carga útil, economizar energia e obter um design exterior atraente. Portanto, o PRFV tornou-se um dos materiais-chave na economia de baixa altitude.
No processo de produção de aeronaves de baixa altitude, o tecido de fibra de vidro é amplamente utilizado na fabricação de componentes estruturais essenciais, como fuselagens, asas e empenagens. Suas características de leveza contribuem para melhorar a eficiência de cruzeiro da aeronave e proporcionam maior resistência e estabilidade estrutural.
Para componentes que exigem excelente permeabilidade às ondas, como radomes e carenagens, geralmente são utilizados materiais compósitos de fibra de vidro. Por exemplo, o UAV de longo alcance e alta altitude e o UAV RQ-4 "Global Hawk" da Força Aérea dos EUA utilizam materiais compósitos de fibra de carbono em suas asas, cauda, compartimento do motor e fuselagem traseira, enquanto o radome e a carenagem são feitos de materiais compósitos de fibra de vidro para garantir uma transmissão de sinal nítida.
O tecido de fibra de vidro pode ser usado para fabricar carenagens e janelas de aeronaves, o que não só melhora a aparência e a beleza da aeronave, como também aumenta o conforto da viagem. Da mesma forma, no projeto de satélites, o tecido de fibra de vidro também pode ser usado para construir a estrutura da superfície externa de painéis solares e antenas, melhorando assim a aparência e a confiabilidade funcional dos satélites.
Fibra de aramidamaterial compósito
O núcleo em favo de mel de papel aramida, projetado com a estrutura hexagonal de um favo de mel natural biônico, é altamente valorizado por sua excelente resistência específica, rigidez específica e estabilidade estrutural. Além disso, esse material também possui boas propriedades de isolamento acústico, isolamento térmico e retardamento de chamas, e a emissão de fumaça e a toxicidade geradas durante a combustão são muito baixas. Essas características o tornam ideal para aplicações de ponta nos setores aeroespacial e de transporte de alta velocidade.
Embora o custo do material do núcleo em favo de mel de papel aramida seja mais elevado, ele é frequentemente escolhido como um material leve essencial para equipamentos de alta tecnologia, como aeronaves, mísseis e satélites, especialmente na fabricação de componentes estruturais que exigem permeabilidade a ondas de banda larga e alta rigidez.
Benefícios da leveza
Como material fundamental na estrutura da fuselagem, o papel aramida desempenha um papel vital em importantes aeronaves econômicas de baixa altitude, como as eVTOL, especialmente como camada sanduíche de fibra de carbono em formato de favo de mel.
No campo dos veículos aéreos não tripulados, o material alveolar Nomex (papel aramida) também é amplamente utilizado, sendo empregado na fuselagem, no revestimento das asas, na borda de ataque e em outras partes.
Outromateriais compósitos tipo sanduíche
Aeronaves de baixa altitude, como veículos aéreos não tripulados, além de utilizarem materiais reforçados como fibra de carbono, fibra de vidro e fibra de aramida no processo de fabricação, também são amplamente utilizados materiais estruturais tipo sanduíche, como favo de mel, filme, espuma plástica e cola de espuma.
Na seleção de materiais para sanduíches, os mais comuns são os sanduíches de favo de mel (como favo de mel de papel, favo de mel Nomex, etc.), sanduíches de madeira (como bétula, paulownia, pinho, tília, etc.) e sanduíches de espuma (como poliuretano, cloreto de polivinila, espuma de poliestireno, etc.).
A estrutura sanduíche de espuma tem sido amplamente utilizada na estrutura de fuselagens de UAVs devido às suas características impermeáveis e de flutuação, bem como às vantagens tecnológicas de poder preencher as cavidades da estrutura interna da asa e da cauda como um todo.
No projeto de UAVs de baixa velocidade, estruturas sanduíche em favo de mel são geralmente utilizadas para peças com baixos requisitos de resistência, formatos regulares, grandes superfícies curvas e facilidade de moldagem, como superfícies estabilizadoras da asa dianteira, superfícies estabilizadoras da cauda vertical, superfícies estabilizadoras da asa, etc. Para peças com formatos complexos e pequenas superfícies curvas, como superfícies do profundor, superfícies do leme, superfícies do leme de aileron, etc., estruturas sanduíche de espuma são preferidas. Para estruturas sanduíche que exigem maior resistência, podem ser selecionadas estruturas sanduíche de madeira. Para peças que exigem alta resistência e alta rigidez, como revestimento da fuselagem, vigas em T, vigas em L, etc., geralmente utiliza-se a estrutura laminada. A fabricação desses componentes requer pré-formagem e, de acordo com os requisitos de rigidez no plano, resistência à flexão, rigidez à torção e resistência, seleciona-se a fibra de reforço apropriada, o material da matriz, o teor de fibra e o laminado, projetando-se diferentes ângulos de deposição, camadas e sequência de deposição, e curando-se por meio de diferentes temperaturas de aquecimento e pressões de pressurização.
Data da publicação: 22/11/2024
