Функциональность дронов неотделима от материалов, из которых они изготовлены. Ключевой вопрос, который предстоит решить производителям дронов, — поиск полимерных материалов с улучшенными характеристиками.
Основные требования, предъявляемые дронами к полимерным материалам:
- Низкая плотность: меньший общий вес дронов способствует повышению эффективности и долговечности полёта.
- Высокий модуль упругости: высокий модуль упругости означает высокую стабильность материала, что обеспечивает устойчивость и манёвренность дрона во время полёта.
- Высокая прочность: полимерные материалы должны выдерживать различные сложные условия и нагрузки для повышения надёжности и долговечности дронов.
- Кроме того, они обладают износостойкостью, ударопрочностью, стойкостью к высоким и низким температурам, низким водопоглощением, химической стойкостью, устойчивостью к электромагнитным волнам и т. д., что обеспечивает стабильность и длительный срок службы дронов.
По сравнению с традиционными металлическими материалами, использование полимерных материалов CFRT (термопластичных материалов, армированных непрерывными волокнами) обладает рядом преимуществ, таких как лёгкость конструкции, высокая прочность, сопротивление ползучести, усталостная прочность и малый коэффициент теплового расширения. Это играет важную роль в снижении веса дронов, увеличении полезной нагрузки и повышении безопасности. Кроме того, замена металлических материалов на CFRT также способствует снижению вибрации и шума, а также уменьшению помех, создаваемых металлическими материалами для передачи сигналов.
Применение материалов CFRT в беспилотных летательных аппаратах
- Корпус.
- Крыло.
- Пропеллер.
- Радиатор.
- Корпус аккумулятора.
- Вентилятор охлаждения.
- Кронштейн и т. д.
Распространенные материалы CFRT для дронов
ПА (полиамид)
- Износостойкость: ПА обладает хорошей износостойкостью и сопротивлением трению, подходит для деталей, требующих износостойкости.
- Механическая прочность: ПА обладает высокой механической прочностью, жёсткостью и ударопрочностью, подходит для применения в условиях больших нагрузок.
- Химическая стойкость: ПА обладает определённой устойчивостью к маслам, смазкам, топливу, растворителям и т. д., но плохо переносит сильные кислоты и щелочи.
- Гигроскопичность: ПА обладает высокой гигроскопичностью, и влага может влиять на его физические свойства. Поэтому при использовании в условиях высокой влажности необходимо учитывать эффект влагопоглощения.
- Термостойкость: ПА обычно используется при температуре около 120°C, но некоторые виды ПА могут выдерживать более высокие температуры.
ПЭЭК (полиэфирэфиркетон)
- Высокотемпературные характеристики: ПЭЭК обладает чрезвычайно высокой термостойкостью и может использоваться в средах с постоянной рабочей температурой до 250 °C, а также выдерживать более высокие температуры в течение короткого периода времени.
- Механическая прочность: ПЭЭК обладает превосходной механической прочностью и жёсткостью, особенно при высоких температурах.
- Химическая стабильность: ПЭЭК устойчив к воздействию большинства кислот, щелочей, растворителей, изменению климата и т. д.
- Низкое трение и самосмазывание: Благодаря низкому коэффициенту трения ПЭЭК часто используется в областях, где требуется самосмазывание или износостойкость.
- Электроизоляция: ПЭЭК обладает отличными электроизоляционными свойствами и подходит для электронных компонентов, работающих в условиях высоких температур и давления.
ПФС (полифениленсульфид)
Высокая термостойкость: ПФС обладает чрезвычайно высокой термостойкостью и может использоваться при температурах до 260 °C в течение длительного времени и выдерживать температуру до 300 °C в течение кратковременного времени.
Химическая стойкость: ПФС обладает превосходной коррозионной стойкостью ко многим сильным кислотам, щелочам, растворителям, маслам и другим химическим веществам.
Механические свойства: ПФС обладает превосходной механической прочностью, жесткостью и ударопрочностью, а его механические свойства остаются стабильными даже при высоких температурах.
Формоустойчивость: Благодаря низкому коэффициенту расширения ПФС сохраняет хорошую размерную стабильность при изменении температуры.
Электроизоляция: ПФС обладает отличными электроизоляционными свойствами и сохраняет отличные электрические свойства в условиях высоких температур и влажности.
Износостойкость: ПФС обладает хорошей износостойкостью и самосмазывающимися свойствами, что позволяет использовать его в деталях, работающих в условиях высокого трения и давления, таких как подшипники и зубчатые передачи.
ПК (поликарбонат)
Высокая прозрачность: ПК обладает очень высокой прозрачностью, оптическая прозрачность может достигать более 90%.
Ударопрочность: ПК обладает превосходной ударопрочностью и является одним из самых ударопрочных материалов среди всех инженерных пластиков.
Термостойкость: Может использоваться в широком диапазоне температур, обычно применяемый ПК, составляет около 115°C.
Формоустойчивость: Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения ПК обладает хорошей формоустойчивостью.
Электроизоляция: ПК обладает хорошими электроизоляционными свойствами.