Leitfaden zur Materialauswahl
für Economy-Anwendungen in geringer Höhe
Die Auswahl des richtigen Materials auf der Grundlage spezifischer Betriebsszenarien ist für Leistung und Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung.
Unter Bezugnahme auf die Szenariomatrix, die im Weißbuch zur Wirtschaft in niedrigen Höhen der chinesischen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt dargelegt ist, betonen wirTypische Materiallösungen für Schlüsselanwendungen.
Szenario 1: Land- und Forstwirtschaftliche BetriebeIn der Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Viehzucht und Fischerei werden Luftfahrzeuge häufig für den Transport von Feldfrüchten, die Aussaat, die Feldinspektion, das Versprühen von Pestiziden, die Auslieferung von Fischbrut und für Brandschutzpatrouillen eingesetzt.Bei der Materialauswahl in diesem Sektor sollten folgende Punkte im Vordergrund stehen:Feuchtigkeits- und HitzebeständigkeitChemische KorrosionsbeständigkeitZu den empfohlenen Materiallösungen gehören:Wichtige tragende Strukturkomponenten(zB Rumpfspanten, Spritzhalterungen)PA6-GF30Hohe Festigkeit und hervorragende Ermüdungsbeständigkeit. Die Feuchtigkeitsaufnahme kann durch entsprechende Oberflächenbehandlungen minimiert werden. Geeignet für langfristige, hochbelastete landwirtschaftliche Einsätze.PPO/PS-LegierungFlammhemmend und beständig gegen Pestizidkorrosion. Ideal für Präzisionsteile wie Halterungen für Pestizidtanks und Ventilgehäuse.TitanlegierungAußergewöhnliche Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Bestens geeignet für stark beanspruchte und wiederholt beanspruchte Teile wie Sprüharmanschlüsse.Chemisch beständige freiliegende Komponenten(z. B. Sprühdüsen, Pestizidtanks, Rohrleitungen)PPS-GF40 mit Auskleidung aus TitanlegierungDie Kombination der hohen Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit von PPS mit einer Titanauskleidung bietet hervorragenden Schutz gegen das Eindringen von Pestiziden und verlängert die Lebensdauer der Komponenten erheblich.Leichte interne Komponenten(zB Bedienfelder, Cockpit-Innenausstattung, Innenverkleidungen)ABSKostengünstig und leicht zu formen. Geeignet für nicht tragende Innenteile; direkte chemische Einwirkung sollte vermieden werden.PC (Polycarbonat)Hervorragende Schlagfestigkeit, ideal für Schutzabdeckungen für Überwachungsbildschirme oder Sichtfenster.AluminiumlegierungLeichtgewichtig, einfach zu formen und nach dem Eloxieren äußerst widerstandsfähig gegenüber feuchten Umgebungen. Wirtschaftlicher als Titanlegierungen für nicht kritische Teile.
Szenario 2: Transportanwendungen
Im Transportbereich werden Luftfahrzeuge vor allem für den Personen- und Gütertransport, für Luftaufnahmen sowie für Notfallmaßnahmen und Rettungsdienste eingesetzt.
Angesichts dieser Anwendungen muss sich die Materialauswahl auf Folgendes konzentrieren:
Leichtbauweise zur Verbesserung der Flexibilität und Flugdauer
Hohe Steifigkeit und Festigkeit, um erheblichen strukturellen Belastungen und äußeren Einflüssen standzuhalten
Basierend auf spezifischen Anforderungen lauten die empfohlenen Materiallösungen wie folgt:
Kerntragende Strukturen
(zB Rumpfspanten, Fahrwerke)
PA6-GF30
Hohe Steifigkeit und geringes Gewicht verbessern die Nutzlasteffizienz und Betriebssicherheit.
PEEK-CF40
Außergewöhnliche Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit, geeignet für kritische Verbindungselemente in Notfallrettungsgeräten (z. B. Hebemechanismen).
Titanlegierung
Hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, ideal für hochbelastete, hochsichere Strukturpunkte an Rettungsflugzeugen (z. B. Schnittstellen von Rettungshaken).
Aluminiumlegierung
Leichtgewichtig und mit relativ hoher Festigkeit, kann PA6-GF30 in sekundären tragenden Strukturen (z. B. Laderaumhalterungen) ersetzen.
Funktionale interne Komponenten
(z. B. Instrumententafeln, Halterungen, Kabinentürscharniere, Verbindungsstücke)
PC/ABS-Legierung
Gleicht Hitzebeständigkeit und Verarbeitbarkeit aus, geeignet für komplex geformte Strukturteile bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung und Beibehaltung der Festigkeit.
Aluminiumlegierung
Überlegene Bearbeitbarkeit im Vergleich zu Titan, ideal für präzise bewegliche Komponenten, die enge Toleranzen erfordern.
Hochgeschwindigkeits-Bewegungskomponenten
(zB Rotorwellen, Getriebezahnräder)
PEEK-CF40 mit Titanlegierungsbeschichtung
Kombinationsvorteil: PEEK bietet hervorragende Verschleißfestigkeit und Vibrationsdämpfung, während die Titanbeschichtung die Oberflächenhärte und Hochtemperaturbeständigkeit verbessert.
Transparente Beobachtungskomponenten
(zB Fenster, Kameragehäuse)
Polycarbonat (PC)
Transparent und stoßfest, gewährleistet klare Sicht für Luftbildgeräte.
Szenario 3: Offshore-Umweltüberwachung
In Offshore-Umgebungen werden Geräte häufig unter den Bedingungen von Salznebel, hoher Luftfeuchtigkeit und Seewasserkorrosion betrieben.
Daher müssen die Materialienausgezeichnete chemische Beständigkeit, insbesondere gegen Salznebel und Seewasserkorrosion. Zusätzlich ist ein gewisses Maß anHitzebeständigkeitmuss längerer Sonneneinstrahlung standhalten.Basierend auf diesen Umweltanforderungen lauten die empfohlenen Materiallösungen wie folgt:Stark exponierte Komponenten(z. B. Sensorgehäuse, externe Halterungen, Sensorhalterungen, Schwimmer)TitanlegierungAußergewöhnliche Beständigkeit gegen Seewasserkorrosion, ideal für Sensorgehäuse oder Verankerungsstrukturen, die über längere Zeit unter Wasser sind.Eloxierte AluminiumlegierungVerbesserte Salzsprühbeständigkeit nach der Eloxalbehandlung, geeignet für kostengünstige Schwimmkörper oder externe Stützhalterungen.PPO/PS-LegierungHervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Seewasser, geeignet für Präzisionsüberwachungsgeräte, die in Salzsprühnebel- oder Tauchumgebungen betrieben werden.PPS-GF40Hohe Temperaturbeständigkeit und Flammhemmung, ideal für Komponenten rund um Motorräume oder Solarpanel-Installationen.Kernkomponenten des Überwachungsgeräts(z. B. Datenkapseln, versiegelte Gehäuse)PEEK-CF40Überragende Kriechfestigkeit und geringe Feuchtigkeitsaufnahme verhindern Leistungseinbußen in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit; ideal für Präzisionsinstrumente mit langer Lebensdauer.Versiegelte Kabinen für PräzisionsinstrumentePPO/PS-Legierung + Rahmen aus TitanlegierungKombinationsvorteil: Die PPO/PS-Legierung bietet Korrosionsbeständigkeit gegenüber Seewasser, während der Titanrahmen für strukturelle Steifigkeit sorgt, um Verformungen zu verhindern.Hochtemperaturzonen(zB Motorgehäuse, Abgaskanäle)PPS-GF40 mit Befestigungselementen aus TitanlegierungKombinationsvorteil: PPS bietet Hitze- und Korrosionsbeständigkeit, während Titan-Befestigungselemente Verbindungsfehler durch Metallrost verhindern.ZusammenfassungKostensensitive Anwendungen (z. B. Land- und Forstwirtschaft):Verwenden Sie hauptsächlich PA6-GF30 + Aluminiumlegierung, wobei PPS-GF40 oder Titanlegierung nur in kritischen Bereichen zum Einsatz kommen, die chemischer Korrosion ausgesetzt sind (z. B. an Stellen, an denen Pestizide ausgesetzt sind).Anwendungen, bei denen die Leistung an erster Stelle steht (z. B. Rettung und Transport):Mischen Sie Titanlegierungen mit PEEK-CF40 für tragende Kernstrukturen und bringen Sie so Leichtbauweise mit extremer mechanischer Festigkeit in Einklang.Anwendungen in extremen Umgebungen (z. B. Meeresüberwachung):Für Komponenten, die über längere Zeiträume unter Wasser stehen, ist eine Titanlegierung unerlässlich. Zur Kostenoptimierung werden sie durch PPO/PS-Legierungen und eloxiertes Aluminium ergänzt.Natürlich handelt es sich bei den oben genannten Angaben um allgemeine Richtlinien.Das Grundprinzip bleibt dasselbe:Wir können entweder Leistung und Kosten durch eine Kombination aus kostengünstigen Grundmaterialien und leistungsstarken kritischen Teilen in Einklang bringen;oder maximieren Sie das Leistungs-Kosten-Verhältnis durch Hybriddesigns (z. B. durch Einbetten von Verstärkungen aus Titanlegierungen in Kunststoffrahmen).
Im nächsten Artikel untersuchen wir neue Hochleistungsmaterialien, die für anspruchsvollere Anwendungen geeignet sind.
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