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In der Luftfahrtindustrie steht die Leistungsfähigkeit von Werkstoffen in direktem Zusammenhang mit der Leistung, Sicherheit und dem Entwicklungspotenzial von Flugzeugen. Mit dem rasanten Fortschritt der Luftfahrttechnologie steigen die Anforderungen an Werkstoffe stetig. Neben hoher Festigkeit und geringer Dichte sind auch hervorragende Eigenschaften wie hohe Temperaturbeständigkeit, chemische Korrosionsbeständigkeit, elektrische Isolation und dielektrische Eigenschaften unerlässlich.QuarzfaserInfolgedessen sind Silikonverbundwerkstoffe entstanden, die sich mit ihrer einzigartigen Kombination von Eigenschaften zu einer innovativen Kraft auf dem Gebiet der Luftfahrt entwickelt haben und der Entwicklung moderner Luftfahrzeuge neue Dynamik verleihen.

Die Faservorbehandlung verbessert die Haftung
Die Vorbehandlung von Quarzfasern ist ein entscheidender Schritt vor der Compoundierung mit Silikonharz. Da die Oberfläche von Quarzfasern üblicherweise glatt ist, was einer starken Verbindung mit Silikonharz nicht förderlich ist, kann die Oberfläche der Quarzfasern durch chemische Behandlung, Plasmabehandlung und andere Verfahren modifiziert werden.
Präzise Harzformulierung zur Erfüllung der Bedürfnisse
Silikonharze müssen präzise formuliert werden, um die vielfältigen Leistungsanforderungen an Verbundwerkstoffe in unterschiedlichen Anwendungsbereichen der Luft- und Raumfahrt zu erfüllen. Dies erfordert eine sorgfältige Entwicklung und Anpassung der Molekularstruktur des Silikonharzes sowie die Zugabe geeigneter Mengen an Härtern, Katalysatoren, Füllstoffen und anderen Additiven.
Mehrere Formgebungsprozesse zur Sicherstellung der Qualität
Gängige Formgebungsverfahren für Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffe sind das Harzinjektionsverfahren (RTM), das Vakuum-Harzinjektionsverfahren (VARI) und das Heißpressverfahren, von denen jedes seine eigenen Vorteile und Anwendungsbereiche hat.
Resin Transfer Molding (RTM) ist ein Verfahren, bei dem das vorbehandelteQuarzfaserDie Vorform wird in eine Form gelegt, anschließend wird das vorbereitete Silikonharz unter Vakuum in die Form eingespritzt, um die Faser vollständig mit dem Harz zu durchdringen, und schließlich unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck ausgehärtet und geformt.
Beim vakuumunterstützten Harzinjektionsverfahren wird dagegen ein Vakuum angesaugt, um das Harz in die mit Quarzfasern bedeckten Formen zu ziehen und so den Verbundwerkstoff aus Fasern und Harz herzustellen.
Beim Heißpressverfahren werden Quarzfasern und Silikonharz in einem bestimmten Verhältnis vermischt, in die Form gegeben und anschließend das Harz unter hoher Temperatur und hohem Druck ausgehärtet, um so einen Verbundwerkstoff zu bilden.
Nachbehandlung zur Optimierung der Materialeigenschaften
Nach dem Formgebungsprozess des Verbundwerkstoffs sind verschiedene Nachbehandlungsschritte wie Wärmebehandlung und maschinelle Bearbeitung erforderlich, um die Materialeigenschaften weiter zu verbessern und die strengen Anforderungen der Luftfahrtindustrie zu erfüllen. Durch Wärmebehandlung lassen sich Eigenspannungen im Verbundwerkstoff abbauen, die Haftung zwischen Faser und Matrix verbessern sowie die Stabilität und Dauerhaftigkeit des Materials erhöhen. Die Eigenschaften von Verbundwerkstoffen können durch präzise Steuerung der Wärmebehandlungsparameter wie Temperatur, Zeit und Abkühlgeschwindigkeit optimiert werden.
Leistungsvorteil:

Gewichtsreduzierung durch hohe spezifische Festigkeit und hohen spezifischen Elastizitätsmodul
Im Vergleich zu herkömmlichen Metallwerkstoffen weisen Quarzfaser-Silizium-Verbundwerkstoffe signifikante Vorteile hinsichtlich ihrer hohen spezifischen Festigkeit (Verhältnis von Festigkeit zu Dichte) und ihres hohen spezifischen Moduls (Verhältnis von Modul zu Dichte) auf. In der Luft- und Raumfahrt ist das Gewicht eines Fahrzeugs einer der Schlüsselfaktoren für seine Leistungsfähigkeit. Gewichtsreduzierung bedeutet geringeren Energieverbrauch, höhere Fluggeschwindigkeit, größere Reichweite und höhere Nutzlast. Der Einsatz vonQuarzfaserDer Einsatz von Silikonharz-Verbundwerkstoffen zur Herstellung von Flugzeugrümpfen, Tragflächen, Leitwerken und anderen Strukturbauteilen kann das Gewicht des Flugzeugs erheblich reduzieren, wobei gleichzeitig die strukturelle Festigkeit und Steifigkeit gewährleistet bleiben.

Gute dielektrische Eigenschaften zur Gewährleistung von Kommunikation und Navigation
In der modernen Luftfahrttechnik ist die Zuverlässigkeit von Kommunikations- und Navigationssystemen von entscheidender Bedeutung. Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffe haben sich aufgrund ihrer guten dielektrischen Eigenschaften als ideales Material für die Herstellung von Flugzeugradomen, Kommunikationsantennen und anderen Komponenten etabliert. Radome müssen die Radarantenne vor äußeren Einflüssen schützen und gleichzeitig eine ungehinderte Durchdringung elektromagnetischer Wellen sowie eine präzise Signalübertragung gewährleisten. Die niedrige Dielektrizitätskonstante und der geringe Verlustfaktor von Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffen reduzieren effektiv die Verluste und Verzerrungen elektromagnetischer Wellen während der Übertragung. Dadurch wird sichergestellt, dass das Radarsystem das Ziel präzise erfasst und den Flug des Flugzeugs steuert.
Ablationsbeständigkeit für extreme Umgebungen
In einigen speziellen Flugzeugbauteilen, wie beispielsweise der Brennkammer und der Düse des Triebwerks, müssen die Bauteile extrem hohen Temperaturen und starkem Gasdurchfluss standhalten. Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffe weisen in Hochtemperaturumgebungen eine ausgezeichnete Abtragsbeständigkeit auf. Bei Einwirkung einer heißen Flamme zersetzt sich das Silikonharz und verkohlt. Dabei bildet sich eine wärmeisolierende, verkohlte Schicht, während die Quarzfasern die strukturelle Integrität des Materials erhalten und weiterhin für dessen Festigkeit sorgen.

Anwendungsbereiche:
Strukturelle Innovationen für Rumpf und Flügel
Quarzfaser-Silikone-VerbundwerkstoffeSie ersetzen traditionelle Metalle bei der Herstellung von Flugzeugrümpfen und -flügeln und führen zu bedeutenden strukturellen Innovationen. Rumpfspanten und Flügelträger aus diesen Verbundwerkstoffen ermöglichen eine deutliche Gewichtsreduzierung bei gleichbleibender Festigkeit und Steifigkeit.
Optimierung von Triebwerkskomponenten
Das Triebwerk ist die Kernkomponente eines Flugzeugs, und seine Leistungssteigerung ist entscheidend für dessen Gesamtleistung. Quarzfaser-Silizium-Verbundwerkstoffe werden in vielen Triebwerksteilen eingesetzt, um deren Leistung zu optimieren. In den Heißbereichsbereichen des Triebwerks, wie Brennkammer und Turbinenschaufeln, kann die hohe Temperatur- und Abriebfestigkeit des Verbundwerkstoffs die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Bauteile effektiv verbessern und die Wartungskosten des Triebwerks senken.