التي البلاستيك يمكن استخدامها كأجزاء الفضاء
Jul 26, 2019
تجعل خصائص البلاستيك مناسبة للتطبيقات الفضائية ، وهذا هو السبب في أن استخدام الأجزاء البلاستيكية في تصميم الفضاء قد تضاعف أربع مرات على مدار الـ 45 عامًا الماضية.
المواد البلاستيكية أخف بكثير من المعادن ، مما يجعلها مناسبة لتصميمات أكثر ديناميكية وأجزاء من الطائرات الأخف وزناً ، وتوفر وفورات كبيرة في الوقود. إن الميزة في نسبة الوزن إلى القوة تعني أنه لتحقيق نفس القوة ، يزن البلاستيك سُبع المعدن فقط ، أو نصف الألمنيوم. توفر المواد البلاستيكية أيضًا مقاومة للتآكل للتطبيقات في البيئات القاسية ، فضلاً عن الثبات الحراري والميكانيكي المرتفع نسبيًا.
مقارنة بالزجاج ، تتمتع المواد البلاستيكية الشفافة بالعديد من المزايا في تطبيقات صناعة الطيران. الأجزاء البلاستيكية الشفافة أخف وزنًا وتوفر مقاومة تأثير أكبر من الزجاج ، وهو عامل أمان رئيسي للطائرات. يمكن تشكيل اللدائن الشفافة بعدة طرق وتحويلها إلى أجزاء قوية وشفافة ومعقدة.
في العديد من تطبيقات الطائرات ، يلزم وجود تشحيم سطحي عالٍ للمحامل والأعمدة ، لكن يصعب أحيانًا التشحيم بسبب موقعه. تعمل تقنية البلاستيك الجديدة ذاتية التشحيم على حل هذه المشكلة في العديد من الحالات وتحقيق عمر خدمة طويل دون أدنى صيانة.
باعتبارها عازلًا كهربائيًا عالي الكفاءة ، يعتبر البلاستيك هو الاختيار الأول لتطبيقات الفضاء. العديد من المواد البلاستيكية لديها هذه القدرة العازلة الطبيعية ، وبالتالي توفر مجموعة كبيرة من المواد ، على الرغم من أن بعض المواد البلاستيكية توفر بالقرب من الصفر الموصلية. في التطبيقات العسكرية ، يعتبر البلاستيك مادة عازلة فعالة للرادارات لمنع اكتشافها.
بالإضافة إلى ذلك ، توفر اللدائن مرونة كبيرة في التصميم. اليوم ، لدى المهندسين مجموعة واسعة من اللدائن الحرارية والمواد المركبة عالية الأداء للاختيار من بينها لتلبية المطالب العالية لأي تطبيق.
أخيرًا ، يعتبر تصنيع الأجزاء البلاستيكية اقتصاديًا بشكل عام ، والمفتاح هو اختيار أفضل طريقة لمعظم المشاريع من مجموعة واسعة من أساليب التصنيع.
تطور أجزاء البلاستيك الطيران
تاريخيا ، انطلقت صناعة الطيران وصناعة البلاستيك عن قرب - كل ذلك في الحرب العالمية الثانية.
تسارع ظهور الحرب في تطوير الطائرات المستخدمة في القتال. في عام 1940 ، زاد الرئيس الأمريكي روزفلت الإنتاج السنوي للطائرات العسكرية من 10000 إلى 50000 لدعم الحرب. في الوقت نفسه ، أدى النقص في المواد الصناعية الرئيسية مثل المعادن والمطاط أثناء الحرب إلى تشجيع استخدام المواد البلاستيكية في التصنيع ، بما في ذلك صناعة الطيران.
استخدم المهندسون في صناعة الطيران في البداية الفينيل لاستبدال الأجزاء المطاطية ، خاصةً في داخل خزانات الوقود والأحذية التجريبية. ثم يتم استخدام البلاستيك لتصنيع قبة رادار تغطي جهاز الرادار. نظرًا لأن الموجات الكهرومغناطيسية شفافة تقريبًا ، يتم استخدام البلاستيك بسرعة لزيادة الإرسال.
عندما اكتشف المهندسون طرقًا جديدة للاستفادة من خصائص المواد البلاستيكية ، تم إطلاق ردود فعل سلسلة ناجحة. في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، فتح تطوير المواد البلاستيكية عالية الأداء بابًا جديدًا. اليوم ، يتم استخدام قطع البلاستيك الخاصة بالفضاء الجوي على نطاق واسع في سوق القطع المعتمدة من إدارة الطيران الفيدرالية ، وهي المواد الأسرع والأكثر فعالية من حيث التكلفة لمساعدة الشركات المصنعة للفضاء الجوي على الحصول على الأجزاء التي يحتاجونها. تم العثور على الأجزاء البلاستيكية في تطبيقات الفضاء الجوي ، من مكونات جسم الطائرة إلى البطانات ، المحامل ، الأقواس وأكثر من ذلك.
يتم تشكيل العديد من الأجزاء البلاستيكية في التطبيقات الفضائية بدلاً من الشكل أو البثق. يعد التشغيل الميكانيكي هو الخيار الأفضل عندما يكون عدد الأجزاء التي يجب استبدالها محدودًا ، نظرًا للأداء العالي للغاية والدقة التي يمكن تحقيقها ، وكذلك التحمل الضيق للغاية المطلوب للتصميمات الفضائية.
بالإضافة إلى ذلك ، بالقطع عادة ما يكون أرخص بكثير. ما لم تكن ستنتج عددًا كبيرًا من الأجزاء ، فإن تكلفة فتح القالب ستكون غير اقتصادية تمامًا. يمكن أن تصل تكلفة أداة قولبة الحقن إلى 30000 دولار. إذا كنت بحاجة إلى آلاف الأجزاء ، تكون تكلفة فتح القالب مقبولة ، لكن صناعة الطيران عادة ما تحتاج فقط إلى مائة أو أقل في المرة الواحدة.
من الواضح أن الأجزاء البديلة يجب أن تكون مصنوعة من نفس البلاستيك. منذ وقت ليس ببعيد ، قدمت الشركات المصنعة للفضاء عينات من قطع الغيار الأصلية لموردي البلاستيك للتكاثر. الآن سمحوا لمهندسي البلاستيك بالحصول على عينات معتمدة من إدارة الطيران الفيدرالية مباشرة من تصميم CAD.
البلاستيك الطيران
مع وجود العديد من المواد البلاستيكية عالية الأداء للاختيار من بينها ، يمكن للمهندسين اختيار أفضل المواد لأي تطبيق معين. فيما يلي بعض اللدائن التي يشيع استخدامها في صناعة الطيران.
Delrin (POM) - تقلل هذه المادة الفجوة بين البلاستيك والبلاستيك العادي ، وتجمع بين مقاومة الزحف والقوة والصلابة والصلابة والاستقرار الثبات والمتانة. إنها مقاومة المذيبات ، مقاومة الوقود ، مقاومة التآكل ، التآكل المنخفض والاحتكاك المنخفض. تسمح خصائص السطح الميكانيكية الأساسية للمحمل بمقاومة التآكل المعتدل.
Ultem Polyetherimide - هذا مادة بولي إيثير أميد حراري غير متبلور (PEI) تجمع بين الخصائص الميكانيكية والحرارية والكهربائية. قوتها الميكانيكية ، ومقاومة الحرارة ، ومقاومة التآكل وغيرها من الخصائص ، وكذلك سهولة المعالجة والمعالجة السطحية ، يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات الفضائية.
Polycarbonate - هذا بلاستيك متين وعالي الأداء يسهل معالجته ، ويوفر مقاومة ممتازة للحرارة ، وهو الخيار المفضل للمكونات البصرية نظرًا لشفافيته. إنها مادة عالية القوة مع 25 مرة من قوة تأثير الاكريليك.
Polyetheretherketone (PEEK) - بوليمر يجمع بين القوة والصلابة والصلابة وهو مثالي للتطبيقات التي تنطوي على درجات حرارة عالية ورطوبة عالية وأحمال ثقيلة. يتضمن Polyetheretherketone مقاومة التآكل والكيمياء والرطوبة بالإضافة إلى القوة والصلابة. كما أنه يظهر الاحتكاك الجيد ومقاومة التآكل. إنه يوفر مقاومة للتحلل المائي ويمكن أن يتعرض للماء والبخار العالي الضغط لفترات طويلة من الزمن دون تدهور شديد. بسبب مقاومة درجات الحرارة العالية ، يعتبر polyetheretherketone خيارًا مثاليًا عندما تتجاوز درجة حرارة المعالجة الحدود التي يمكن أن تتحملها المواد البلاستيكية التقليدية.
Torlon - يمكن لهذا البلاستيك أن يتحمل درجات الحرارة العالية جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر Torlon قوة فائقة وصلابة وصلابة ، فضلاً عن المتانة ومقاومة الصدمات. مقاومتها للحرارة ومقاومة الضغط ، جنبًا إلى جنب مع خصائص التشحيم الذاتي ، تجعلها مثالية للمحامل.
النايلون - مادة أساسية ويرجع ذلك أساسا إلى المتانة والقوة. إنه مقاوم للتآكل ولديه مقاومة جيدة للتآكل. كما أنها سهلة التشغيل وخفيفة الوزن وفعالة من حيث التكلفة. بسبب مقاومة التآكل الممتازة ، غالبًا ما تكون بديلاً للأجزاء المصنوعة من المعدن والمطاط ومواد أخرى.
المواد ذات الوزن الجزيئي الفائق (UHMW) - عندما يرغب المهندسون في تحسين كفاءة المعدات وتحسين مقاومتهم للتآكل والحد من الضوضاء ، فإنهم سيختارون البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي للغاية لصنع أجزاء بلاستيكية. يوفر UHMW أيضًا أداءً ممتازًا بما في ذلك درجة الحرارة ومقاومة الصدمات ومقاومة التآكل. لها معامل احتكاك أقل من الفولاذ أو الألمنيوم.
Teflon - هذا مادة فلورية مناسبة تمامًا للاستخدام في البيئات الكيماوية ذات درجة الحرارة المرتفعة التي تتطلب درجة نقاء عالية وخمول. يحافظ على أدائه على نطاق واسع من درجات الحرارة والأحمال ، ويستخدم بشكل شائع في صناعة الطيران لتطبيقات الختم والمقاومة الكيميائية.
Polysulfone - تتمتع هذه المادة بثبات حراري عالي والأجزاء النهائية مستقرة ومقاومة للزحف والتشوه في ظل الحمل المستمر ودرجات الحرارة المرتفعة. لديها قوة الشد العالية ، ومع ارتفاع درجة الحرارة ، يظل معامل الانثناء عاليًا. Polysulfone شديد المقاومة للأحماض المائية والعوامل المؤكسدة ومقاوم للعديد من المذيبات غير القطبية حتى في درجات الحرارة المرتفعة ومستويات الضغط المعتدلة.
مع تطور صناعة الطيران ، تطورت المواد البلاستيكية وتطبيقاتها. بسبب المزيج الفريد من المواد البلاستيكية والتطوير المستمر للمواد البلاستيكية الجديدة ، لدينا سبب للاعتقاد بأن المواد البلاستيكية ستستمر في لعب دور رئيسي في ابتكار صناعة الطيران.