Giảm trọng lượng là mục tiêu quan trọng trong thiết kế và sản xuất máy bay, có thể giúp máy bay quân sự có hiệu suất bay mạnh hơn, cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu của máy bay dân dụng. Tuy nhiên, nếu độ dày của các tấm-như các bộ phận trên máy bay quá mỏng thì nó sẽ gặp phải vấn đề không đủ độ bền và độ cứng. Việc thêm vật liệu kẹp nhẹ, cứng giữa hai lớp tấm có thể tăng đáng kể khả năng chịu tải-mà không làm tăng đáng kể trọng lượng, trái ngược với việc thêm khung đỡ.
Điều này giống như việc xây dựng các cánh tuabin gió mà trang này đã chia sẻ trước đây:
Một lớp gỗ balsa hoặc lõi xốp được lấp đầy giữa bề mặt bên trong và bên ngoài của lớp vỏ làm bằng nhựa epoxy-được gia cố bằng sợi thủy tinh (FRP). Balsa cũng là vật liệu cốt lõi đầu tiên được sử dụng trong máy bay, chẳng hạn như Máy bay ném bom chống muỗi của Anh, một chiếc máy bay bằng gỗ nổi tiếng trong Thế chiến II được làm từ hai lớp bạch dương kẹp bởi một lớp gỗ dán balsa.
Trong ngành hàng không vũ trụ hiện đại, vật liệu cốt lõi được sử dụng bao gồm cấu trúc tổ ong và bọt. Tổ ong tưởng chừng như mềm mại này có thể chịu được sức ép của xe tải hạng nặng vì cấu trúc lưới tổ ong ổn định giúp ngăn ngừa biến dạng uốn, nguyên lý tương tự khiến hộp các tông làm bằng giấy gợn sóng có khả năng chịu nén cao.
Nhôm là kim loại được sử dụng nhiều nhất trong máy bay, và kết cấu các tấm hợp kim nhôm + lõi nhôm tổ ong là sự phù hợp tự nhiên.
Đây là một phần của cánh máy bay VFW614, với mép sau của cánh và cánh lướt gió được làm trực tiếp từ cấu trúc tổ ong bằng nhôm.
Tình cờ thay, chiếc VFW614 này là một chiếc máy bay kỳ quặc với động cơ gắn trên đầu cánh, được phát triển bởi Công ty máy bay United Aero-Technology-FOKKER (VFW-FOKKER) của Tây Đức dưới dạng máy bay chở khách-tầm ngắn 40-, thực hiện chuyến bay đầu tiên vào năm 1971 và là sự phát triển đầu tiên của máy bay dân dụng phản lực ở Tây Đức sau Thế chiến thứ hai (Nỗ lực của Đông Đức là Bard 152, thực hiện chuyến bay đầu tiên vào năm 1958). Chiếc máy bay này không thành công về mặt thương mại, chỉ có 13 chiếc được chế tạo, nhưng nó vẫn là một cột mốc quan trọng đối với ngành hàng không Đức. Một câu chuyện thậm chí còn nổi tiếng hơn là mối quan hệ hợp tác Pháp-Đức giữa Airbus và Boeing.
Khi vật liệu tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều trong chế tạo máy bay, liệu tổ ong bằng nhôm có thể được thay thế không?
Câu trả lời là có. Ứng dụng phổ biến nhất trong máy bay hiện đại là vật liệu tổng hợp tổ ong bằng giấy aramid và được làm bằng nhựa gia cố bằng sợi carbon cũng như các vật liệu tổng hợp khác để phủ các tấm tổ ong, được sử dụng trong sàn máy bay, cửa sập, các bộ phận bên trong, đuôi, bề mặt bánh lái, yếm, mái chèo, v.v. nhưng cũng được sử dụng trong-tàu tốc độ cao, tường bên trong, trần nhà, giá để hành lý, v.v.
Đúng như tên gọi, tổ ong này được làm từ một loại giấy đặc biệt là giấy sợi aramid.
Đầu tiên, giấy aramid được phủ các dải dính, chiều rộng của dải này bằng chiều dài các cạnh của lỗ tổ ong (trong trường hợp tổ ong hình lục giác) và khoảng cách giữa các dải gấp bốn lần chiều dài của các cạnh. Các dải dính được áp dụng bằng cách in ống đồng, trong đó các rãnh có chiều rộng và khoảng cách cụ thể trên các con lăn bôi chuyển các dải dính lên giấy aramid.
Hai lớp giấy aramid liền kề được xếp chồng lên nhau ở vị trí so le và dải dính được xử lý bằng cách ép nóng.
Tiếp theo, chồng aramid được kéo căng như đàn xếp để tạo thành tổ ong. Tổ ong cũng được nung để giải phóng ứng suất phục hồi và hoàn thiện tổ ong.
Tổ ong được xử lý bằng cách ngâm tẩm (thường bằng nhựa phenolic) để lấp đầy các lỗ rỗng giữa các sợi aramid. Nhựa đóng vai trò liên kết các sợi và truyền tải.
Tổ ong có thể được tạo thành nhiều hình dạng khác nhau bằng quá trình cắt.
Quy trình sản xuất tổ ong trên được thực hiện bởi AVIC Composites, một công ty con của Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (AVIC), hiện đang sản xuất tổ ong bằng giấy aramid với chiều dài lưới khẩu độ từ 1,8 đến 5,5 mm, mật độ từ 29 đến 144 kg/m3 và kích thước tối đa 3.900 x 1.850 x 900 mm.
Tuy nhiên, nguyên liệu thô chính để sản xuất giấy aramid tổ ong - sợi aramid và giấy aramid - đã từng là vấn đề "vòng cổ" mà chúng tôi gặp phải trong một thời gian dài.
Aramid thường được gọi là para{0}}aramid và meta-aramid.
Para-aramid được tạo ra từ quá trình polycondensation của terephthaloyl clorua và p-phenylenediamine và còn được gọi là "aramid 1414" theo vị trí của nhóm thế trên vòng benzen và tất nhiên, tên thương mại nổi tiếng nhất của nó là "Kevlar" của công ty DuPont của Hoa Kỳ (Kevlar). Meta-aramid được tạo ra bằng cách ngưng tụ m-toluene dicarbonyl clorua và m-phenylenediamine, và còn được gọi là "Aramid 1313", được DuPont bán dưới tên thương mại là Nomex.
Khi so sánh, para{0}}aramid có độ bền và mô đun cao hơn, dẫn đến tính chất cơ học tốt hơn của giấy aramid và tổ ong, trong khi meso-aramid có khả năng chịu nhiệt và chống cháy tốt hơn.
Sợi aramid có đường kính khoảng 10 micron thu được từ quá trình kéo sợi được cắt để thu được một trong những nguyên liệu thô quan trọng cho giấy aramid - sợi cắt ngắn-, có chiều dài 5~6 mm. Sợi ngắn-cắt có độ bền cao, nhưng bề mặt mịn, nhóm ít hoạt động, thiếu lực đan xen giữa các sợi, không thể chỉ do giấy gây ra mà là do "cốt thép" và "bê tông" - aramid Bột giấy kết hợp hoặc sợi kết tủa, trở thành giấy có độ bền cao. Bột giấy là sợi được cắt ngắn sau khi nghiền để lấy, cấu trúc sợi ban đầu bị phá vỡ một phần, bề mặt bông xốp, lộ ra nhiều axit amin hơn, có thể hình thành nhiều liên kết hydro hơn, nhờ đó các sợi cắt ngắn liên kết với nhau; kết tủa sợi là một dung dịch polyme trong quá trình kết tủa khuấy trộn mạnh mẽ của các sợi ngắn mịn.
Sợi aramid phân tán trong nước được sao chép thành giấy (xem thử nghiệm trong phòng thí nghiệm), tương tự như quy trình sản xuất giấy truyền thống. Tuy nhiên, giấy aramid có thêm một bước ép nóng để liên kết các sợi aramid lại với nhau. Nhiệt độ làm mềm thấp hơn của mesoaramid giúp các sợi liên kết với giấy dễ dàng hơn và do đó chúng được sử dụng thường xuyên hơn trong vật liệu tổng hợp tổ ong giấy aramid. Ngoài ra, giấy aramid còn được dùng làm giấy cách điện trong ngành điện, điện.
Nước ngoài vào năm 1967 bắt đầu công nghiệp hóa sản xuất aramid, trong khi ngành công nghiệp aramid của Trung Quốc bắt đầu từ những năm 1980, có khoảng cách lớn với nước ngoài, phải đối mặt với lệnh cấm vận kỹ thuật của các doanh nghiệp nước ngoài, sợi aramid và giấy aramid trong một thời gian dài phụ thuộc vào nhập khẩu. Yên Đài Minsda (sản xuất công ty con Vật liệu mới spandex và aramid Tahe) và Đại học Khoa học và Công nghệ Thiểm Tây, giáo sư kỹ thuật giấy và bột giấy Zhang Meiyun hợp tác, để phá vỡ sự độc quyền của nước ngoài, để đạt được nội địa hóa giấy aramid, vẫn còn vật liệu mới Chaomeisi, Công ty vật liệu composite Thâm Quyến Haotian Longbang có thể sản xuất hàng loạt giấy aramid.
Đó là nỗ lực của Cai Lun đương đại để máy bay Trung Quốc có thân hình nhẹ và chắc chắn!
Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Các bài báo trong ngành được đăng trên trang web này chỉ nhằm mục đích trao đổi, chia sẻ kiến thức và thông tin thị trường về vật liệu composite và không nhằm mục đích thương mại. Nếu bất kỳ cá nhân hoặc tổ chức nào có nghi ngờ về bản quyền của bài viết hoặc tính xác thực và chính xác của nội dung bài viết, vui lòng liên hệ với chúng tôi lần đầu tiên và chúng tôi sẽ giải quyết kịp thời.