In der Luftfahrt 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 immer weiter, nicht nur hinsichtlich hoher Festigkeit und geringer Dichte, sondern auch hinsichtlich hoher Temperaturbeständigkeit, chemischer Korrosionsbeständigkeit, elektrischer Isolierung und dielektrischer Eigenschaften sowie weiterer Aspekte hervorragender Leistung.QuarzfaserAls Ergebnis sind Silikonverbundstoffe entstanden, die mit ihrer einzigartigen Kombination von Eigenschaften zu einer innovativen Kraft in der Luftfahrt geworden sind und der Entwicklung moderner Fluggeräte neue Dynamik verleihen.
Faservorbehandlung verbessert die Bindung
Die Vorbehandlung von Quarzfasern ist ein entscheidender Schritt vor der Verbindung mit Silikonharz. Da die Oberfläche von Quarzfasern üblicherweise glatt ist und somit keine starke Bindung mit Silikonharz ermöglicht, kann die Oberfläche von Quarzfasern durch chemische Behandlung, Plasmabehandlung und andere Methoden modifiziert werden.
Präzise Harzformulierung zur Erfüllung der Anforderungen
Silikonharze müssen präzise formuliert werden, um den vielfältigen Leistungsanforderungen an Verbundwerkstoffe in verschiedenen Anwendungsszenarien der Luft- und Raumfahrt gerecht zu werden. Dies erfordert eine sorgfältige Entwicklung und Anpassung der Molekularstruktur des Silikonharzes sowie die Zugabe geeigneter Mengen an Härtern, Katalysatoren, Füllstoffen und anderen Additiven.
Mehrere Formprozesse zur Sicherstellung der Qualität
Zu den gängigen Formverfahren für Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffe zählen Resin Transfer Molding (RTM), Vacuum Assisted Resin Injection (VARI) und Hot Press Molding, die jeweils ihre eigenen einzigartigen Vorteile und Anwendungsbereiche haben.
Resin Transfer Molding (RTM) ist ein Verfahren, bei dem die vorbehandeltenQuarzfaserDer Vorformling wird in eine Form gelegt, und dann wird das vorbereitete Silikonharz unter Vakuum in die Form eingespritzt, um die Faser vollständig mit dem Harz zu infiltrieren, und dann schließlich bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck ausgehärtet und geformt.
Beim vakuumunterstützten Harzinjektionsverfahren wird das Harz hingegen mittels Vakuumsauger in die mit Quarzfasern bedeckten Formen gesaugt, um den Verbund aus Fasern und Harz herzustellen.
Beim Heißkompressionsformverfahren werden Quarzfasern und Silikonharz in einem bestimmten Verhältnis gemischt, in die Form gegeben und das Harz dann bei hoher Temperatur und hohem Druck ausgehärtet, um einen Verbundwerkstoff zu bilden.
Nachbehandlung zur Perfektionierung der Materialeigenschaften
Nach der Formgebung des Verbundwerkstoffs sind eine Reihe von Nachbehandlungsprozessen wie Wärmebehandlung und mechanische Bearbeitung erforderlich, um die Materialeigenschaften weiter zu verbessern und die strengen Anforderungen der Luftfahrt zu erfüllen. Durch die Wärmebehandlung können Eigenspannungen im Verbundwerkstoff beseitigt, die Grenzflächenhaftung zwischen Faser und Matrix verbessert und die Stabilität und Haltbarkeit des Materials erhöht werden. Durch die präzise Steuerung der Wärmebehandlungsparameter wie Temperatur, Zeit und Abkühlrate lässt sich die Leistung von Verbundwerkstoffen optimieren.
Leistungsvorteil:
Hohe spezifische Festigkeit und hohe spezifische Modulgewichtsreduzierung
Im Vergleich zu herkömmlichen Metallwerkstoffen bieten Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffe erhebliche Vorteile: eine hohe spezifische Festigkeit (Verhältnis von Festigkeit zu Dichte) und einen hohen spezifischen Modul (Verhältnis von Modul zu Dichte). In der Luft- und Raumfahrt ist das Gewicht eines Fahrzeugs einer der wichtigsten Faktoren für dessen Leistung. Gewichtsreduzierung bedeutet, dass der Energieverbrauch gesenkt, die Fluggeschwindigkeit erhöht, die Reichweite und die Nutzlast erhöht werden können. Der Einsatz vonQuarzfaserSilikonharz-Verbundstoffe zur Herstellung von Flugzeugrümpfen, Flügeln, Leitwerken und anderen Strukturkomponenten können das Gewicht des Flugzeugs unter der Voraussetzung der Gewährleistung struktureller Festigkeit und Steifigkeit erheblich reduzieren.
Gute dielektrische Eigenschaften zur Gewährleistung von Kommunikation und Navigation
In der modernen Luftfahrttechnik ist die Zuverlässigkeit von Kommunikations- und Navigationssystemen entscheidend. Dank seiner guten dielektrischen Eigenschaften eignet sich Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoff ideal für die Herstellung von Flugzeugradomen, Kommunikationsantennen und anderen Komponenten. Radome müssen die Radarantenne vor äußeren Einflüssen schützen und gleichzeitig die reibungslose Durchdringung elektromagnetischer Wellen und die präzise Signalübertragung gewährleisten. Die niedrige Dielektrizitätskonstante und der geringe Tangentialverlust von Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffen reduzieren Verluste und Verzerrungen elektromagnetischer Wellen im Übertragungsprozess effektiv und gewährleisten so die präzise Zielerfassung und Flugsteuerung des Radarsystems.
Ablationsbeständigkeit für extreme Umgebungen
In einigen speziellen Flugzeugteilen, wie beispielsweise der Brennkammer und der Düse von Triebwerken, müssen diese extrem hohen Temperaturen und Gasspülungen standhalten. Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffe weisen in Hochtemperaturumgebungen eine ausgezeichnete Ablationsbeständigkeit auf. Wird die Materialoberfläche einer Flamme mit hohen Temperaturen ausgesetzt, zersetzt und verkohlt das Silikonharz. Es bildet sich eine karbonisierte Schicht mit wärmedämmender Wirkung, während die Quarzfasern die strukturelle Integrität erhalten und dem Material weiterhin Festigkeit verleihen.
Anwendungsgebiete:
Strukturelle Innovationen an Rumpf und Flügeln
Quarzfaser-Silikon-Verbundstoffeersetzen herkömmliche Metalle bei der Herstellung von Flugzeugrümpfen und -flügeln und führen zu bedeutenden strukturellen Innovationen. Rumpfrahmen und Flügelträger aus diesen Verbundwerkstoffen ermöglichen eine deutliche Gewichtsreduzierung bei gleichbleibender struktureller Festigkeit und Steifigkeit.
Optimierung von Triebwerkskomponenten
Triebwerke sind die Kernkomponente eines Flugzeugs, und ihre Leistungssteigerung ist entscheidend für dessen Gesamtleistung. Quarzfaser-Silikon-Verbundwerkstoffe werden in vielen Triebwerksteilen eingesetzt, um deren Optimierung und Leistungssteigerung zu erreichen. In den heißen Triebwerksteilen, wie Brennkammer und Turbinenschaufeln, kann die hohe Temperaturbeständigkeit und Abriebfestigkeit des Verbundwerkstoffs die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Teile effektiv verbessern und die Wartungskosten des Triebwerks senken.
Beitragszeit: 06. Mai 2025
