В последнее время термопластичные композиты имеют важную веху, которую немногие заметили. Gulfstream Aerospace (Саванна, Джорджия, США) поставила 300-й Gulfstream 650. Этот двухмоторный бизнес-самолет, запущенный в 2012 году, является первым коммерческим самолетом, использующим критическую контрольную поверхность из термопластичных композитов.
На протяжении десятилетий Airbus (Тулуза, Франция) успешно использовал термопластичные композиты на переднем крае своего семейства самолетов A300, но это не критические поверхности управления. Если передний край падает с плоскости, то самолет все еще не проблема, и все в безопасности. Если критическая поверхность управления не удалась, вероятность катастрофической посадки резко возрастет.
В течение многих лет термопластичные композиты не рассматривались для использования в критических или основных конструкционных компонентах самолетов. На это есть несколько причин. Прежде всего, термореактивные пластмассы находятся в комфортной зоне многих людей - они являются структурно стабильными и имеют базу данных летных разрешений более 40 лет. Применение непрерывных волокнистых композитов практически полностью связано с конструкцией термореактивной смолы. Крупные производители композитов используют автоклавы (теперь печи OOA) и другое оборудование, основанное на тепловой энергии. В дополнение к базам данных и капитальному оборудованию, сосредоточенным на термореактивных установках, большинство композитных инженеров живут в зонах термореактивного комфорта на протяжении всей своей карьеры. Они спроектировали или настроили процесс вокруг небольшого количества готовых к отправке летных сертифицированных препрегов. Специалисты цеха - специалисты по вакуумной упаковке, основанные на склеивании или других процессах для термореактивного использования. Клиенты только хотят использовать термореактивные пластмассы, потому что они ничего не знают о «экзотических» материалах, называемых термопластами.
В неизбежном сообществе эта зона комфорта является основной причиной медленного развития аэрокосмической промышленности в использовании преимуществ термопластов. Даже когда пористость термопластичного препрега составляет менее 0,5%, некоторые из них являются одинаковыми, а части AFP, изготовленные из препрега, имеют схожую пористость, некоторые люди все еще хотят разместить конечную часть в автоклаве для обеспечения консолидации. К сожалению, даже некоторые инженеры, которые владеют термопластичными композитами, любят обеспечивать безопасность интеграции через автоклавы. Если в базе данных найден термопластичный композит, он может быть объединен с автоклавом PEEK. Когда вы это делаете, вы теряете ценовое преимущество термопластов.
Вернитесь к G650. Лифт и вертикальный руль выполнены из композита из углеродного волокна / PPS, а затем собраны индукционной сваркой с использованием сертифицированных FAA процессов. Это предложение описывает три этапа, связанные с этими частями. Во-первых, лифты и рули имеют решающее значение для поддержания контроля над воздушным судном, и FAA не будет сертифицировать их, если нет существенных доказательств эффективности. Во-вторых, использование PPS (не поликетонов) в критических частях почти немыслимо при проектировании этих структур. Конечно, PPS использовался для передней кромки, но температура стеклования (Tg) смолы составляет всего 90 ° C. В жаркий летний день в пустыне Мохаве на самолетах около выхлопных газов двигателя можно определить, что температура поверхности материала будет опасно близка к 90 ° C.
К счастью, PPS (и поликетоны) представляют собой полукристаллические полимеры. Структура цепи внутри полимера позволяет им сохранять большую часть своей прочности и жесткости выше их Tg. И наоборот, когда термореактивный материал, такой как эпоксидная смола, подвергается воздействию температуры выше своего Tg, он разлагается. Фактически, PPS уже много лет используется в автомобильных приложениях, где плотность транспортного средства превышает 140 ° C. У более старого композитного инженера (например, я) было бы трудно выбрать материал матрицы, который мог бы быть выше, чем его Tg. Но некоторые молодые и высокопоставленные инженеры, которые не знают лучше, заставляют его работать, что является важной вехой.
Теперь это третья веха. Основным преимуществом термопластов является то, что их можно сваривать, устраняя необходимость склеивания и клепки, а также связанные с ними проблемы с затратами и весом. Для сварных соединений, сертифицированных FAA, критические термопластичные композиты должны быть доказаны для соответствия требованиям каждый раз. KVE Composites Group (Гаага, Нидерланды) использовала TenCate Advanced Composites для разработки сварочного процесса (Nijverdal, Нидерланды). Препарат для ламината CETEX для производителя компонентов Fokker Technologies (Гаага, Нидерланды). (Угадайте, где? Да, те, кто находится на переднем крае серии A300). Достаточно быть сертифицированным FAA. (В качестве примечания, каждый термопластичный композитор должен поблагодарить Бога за голландцев, но это еще одна тема дня.)
Поэтому, хотя основные технические вехи Gulfstream были в производстве более пяти лет назад, почему индустрия аэрокосмических композитов все еще работает в зоне термореактивного комфорта? Одной из причин является разрыв в образовании: несколько лет назад я присоединился к дискуссионной дискуссии SAMPE с профессором в крупном университете США, а учебная программа университета была тяжелой. Один из его слайдов заявил, что основные поверхности полета, изготовленные из термопластичных композитов, не использовались в производстве. Когда настал мой черед, я показал Gulfstream на слайде и понял, что потерял потенциального академического друга. Он вообще не знал. Если он из европейского университета, он может это знать.
Анти-термопластическое смещение в Соединенных Штатах происходит не только из-за недостатка знаний, но и из-за того, что они не находятся в зоне комфорта. В 1980-х годах термопластичные композиты рекламировались в военных приложениях, и когда они терпели неудачу, так как большинство технологий начального уровня делали, когда они впервые пытались, они получили очень плохой рэп. Разработка высокоэффективных термопластичных композитов в Соединенных Штатах сократилась. Напротив, Airbus и голландская компания вложили значительные средства в разработку термопластичных композитов и начали использовать большое количество материала уже в Airbus A320. Кстати, текущий рул Фоккера подобен рулю, который был запущен в производство для нескольких самолетов Gulfstream.
Где следующий термопластик? Поскольку термопластичные ленты препрега обеспечивают полную автоматизацию сложных форм, улучшают производительность и полную переработку (хотя не все, на мой взгляд, считают это) и снижают затраты, они являются жизнеспособным подходом. Недавно я слышал, что отраслевые эксперты утверждают, что корпуса предохранителей из термопластичных композитов с автоматической укладкой волокон должны быть автоклавированы для обеспечения полной консолидации. В этом представлении игнорируются два ключевых момента. Во-первых, некоторые аэропластичные термопластичные ленты имеют очень низкую пористость (<0,5%, произведенные="" в="" сша)="" и="" будут="" только="" лучше="" и=""> Во-вторых, учитывая недавние значительные успехи в автоматизации поддержки искусственного интеллекта, управление качеством процессов AFP в реальном времени очень реальное и очень близкое. Почему Toray делает это (главный поставщик термореактивных материалов Boeing) инвестирует более 1 миллиарда долларов в специалиста по термопластикам TenCate Advanced Composites (Morgan Hill, Calif.)? Мое предсказание? Завтрашний фюзеляж и / или новый самолет среднего размера будут изготовлены из термопластичных композитов и будут завершены в 2025 году.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIC CO., LTD.
Фокус на (LFT-G, LFRT) R & D и производство: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA, PEI, PEEK длинное стекловолокно и углеродное волокно непрерывная инфильтрация термопластичная композитная арматура серии инженерных пластмасс. Его можно использовать в аэрокосмической, автомобильное, медицинское оборудование, спортивное оборудование, бытовую технику и другие легкие и экономичные полуструктурные детали, требующие высокопроизводительных рынков.
Если вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, свяжитесь со мной.
Майк Ли
Электронная почта: sale02@lfrtplastic.com
Мобильный телефон: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Веб-сайт: www.lfrt-plastic.com
Add: No.27 Hongxi Road, технологический парк Tiangong Chuangxin, город Максанг, Сянаньский проспект, Сямэнь, Фуцзянь, Китай.
