في السنوات الأخيرة، استخدمت المركبات الجوية بدون طيار على نطاق واسع في مختلف المجالات، من الزراعة، والتفتيش على البنية التحتية، والتحقيق في الكوارث وغيرها من التطبيقات الصناعية إلى التطبيقات الترفيهية. هناك أنواع مختلفة من الطائرات بدون طيار، ولكن التيار الرئيسي هو الطائرات الدوارة متعددة مع أربعة أو أكثر من الدوارات للسيطرة على الحركة والارتفاع. يجب أن يكون جسم الطائرة متعدد الأجنحة خفيف الوزن لزيادة الحمولة وصلابة لدعم الدفع. على الرغم من أن الهيكل سهل التصنيع ، يجب النظر في بعض المشاكل ، مثل زيادة الوزن بسبب مفصل أجزاء متعددة وتقييد بنية الجسم بسبب شكل المادة. من أجل تحقيق قابلية النقل والأداء الوظيفي ، فهي طريقة مثالية لاستخدام CFRP ثلاثي الأبعاد لتصنيع جسم الطائرة. من خلال تحسين ترتيب المواد ، يمكن القضاء على كمية معينة من المواد غير الضرورية ، ويمكن توجيه الألياف للاستفادة من anisotropy نسبة إلى الحمل. تحسين هيكل جسم الطائرة حسب الطوبولوجيا صمم الفريق التعاوني الشكل الأولي للجزء العلوي للتحليل ، باستخدام جسم الطائرة الحالي كأساس. على الرغم من أن التصاميم الحالية جسم الطائرة لها حواف، فإنها إعادة تصميم الأسطح على نحو سلس ومستمر وزوايا مشروع كافية، مع الأخذ في الاعتبار machinability من القالب. المركز مسطح ويمكن أن يستوعب هوائي استقبال GPS.
نموذج الشكل الأولي للتحليل. المركز مسطح ويمكن أن يستوعب هوائي استقبال GPS.
يتكون الجسم الحالي من راتنج ABS بسماكة حوالي 1.5 مم ، ويحتوي على بنية قذيفة أحادية الشكل على شكل كيس مغلق تماما. لهذا السبب، يتم استخدام قذيفة مع سمك 2 ملم كنموذج التحليل لحساب نطاق التصميم. وبما أن ألياف الكربون ستوضع على مساحة مسطحة حول هوائي نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، فإن هذه المنطقة غير مدرجة في نطاق التصميم. يتكون جسم الطائرة من الجزء العلوي والجزء السفلي من جسم الطائرة ، والتي ترتبط بتعدد المفاصل والبراغي. تتم محاكاة حالة الربط عن طريق ربط عناصر موضع المسمار. شروط الحدود ونتائج تحسين الطوبولوجيا
عندما تحلق طائرة في الهواء، تتعرض الجثة لقوى مختلفة يصعب قياسها أو تقديرها. في هذا المشروع، كحالة نموذج دون استخدام الظروف الفعلية، قام الفريق بإصلاح القاعدة التي سيتم إرفاق الحمل عليها وخلق الظروف لستة اختلافات مختلفة في الحمل / عزم الدوران المطبقة على الزوايا الأربع للدوار (حالة التحميل). ثم يتم تحديد الشكل الذي ينتج أعلى صلابة تحت ست حالات تحميل مختلفة. نتائج تحليل هذه الورقة هي نتائج التحسين لوضع نموذج معين، ولا يمكن تطبيقها على نطاق واسع على الجهاز الفعلي.
إعادة تصميم الشكل وفقا لنتائج التحسين بالنظر إلى جميع حالات التحميل الست ، تؤدي نتائج التحسين إلى الشكل المغطى تماما بنمط الشبكة الموحد نسبيا. قد يؤدي تعيين شروط حدود متعددة إلى نتائج ذات إنتاجية عالية. نتائج التحليل هي بيانات شبكة عنصر محدود، والتي لا يمكن استخدامها كبيانات CAD. لذلك ، يتم إعادة بناء شكل جسم الطائرة المحسن وفقا للنتائج. طريقة التصنيع: تخصيص تكنولوجيا وضع الألياف (TFP) تخصيص الألياف التنسيب هي واحدة من الطرق المستخدمة في صنع النماذج المسبقة، التي يتم خياطة حفنة من ألياف الكربون طويلة مستمرة على القماش الأساسي. وعلى الرغم من أن هذه الطريقة قد طبقت في قطع غيار الطائرات وغيرها من التطبيقات، لا توجد تقريبا أي حالة تجارية في اليابان، ويمكن توقع تطوير الأعمال التجارية في المستقبل عن طريق إنشاء التكنولوجيا في أقرب وقت ممكن. في هذه الدراسة، باستخدام هذه الطريقة، يتم ترتيب ألياف الكربون وفقا لنتائج التحسين لتعزيز أداء الطائرة دون فقدان أنيسوتروبي. لأن الشكل المسبق مصنوع في شكل طائرة ، يجب تصميم الشكل المسبق بطريقة تكون الشكل بعد التشكيل مسطحا وتكشفت ، بحيث يمكن إعادة بناء الشكل ثلاثي الأبعاد في القالب أثناء عملية التشكيل.
VARTM CFRP صب VARTM هو نقل الراتنج صب (RTM) التكنولوجيا التي يتم استخدام القالب لصب وشفط ضغط فراغ يتم تطبيقها أثناء تلقيح الراتنج السائل. يتم وضع شكل مسبق في قالب ألمنيوم أحادي الجانب (قالب أنثوي على السطح الخارجي لجسم الطائرة) ومختومة بمواد التعبئة. يستخدم شفط الفراغ للمساعدة في تلقيح الراتنجات الحرارية ، والتي يتم علاجها بعد ذلك في الأوتوكلاف. نظرا لحجم أكبر قليلا من شكل، يتم مسننة ألياف النموذج الأول. من أجل تصحيح هذا، في مرحلة التصميم من النموذج الثاني، يتم ضبط الأبعاد عن طريق تغيير قيمة الإزاحة بين المستوى المركزي للنموذج المسبق وسطح جسم الطائرة. النموذج الأول لديه مشاكل الجودة، بما في ذلك عدم كفاية التشريب الراتنج في ألياف الكربون والمساحة المتبقية والفراغات في حزمة ألياف الكربون. وفي عملية التعبئة الفراغية والتلقيح وإنتاج الأوتوكلاف، اعتمدت التدابير المضادة التالية: تغيير عملية قطع القماش الزجاجي؛ وتدبير الكمية اللازمة من الألياف؛ وتدبير الأواني؛ وتدبير الألياف؛ وتغيير النوافذ؛ وتدبير الألياف؛ وتدبير الألياف؛ وتغيير النوافذ؛ وتدبير الألياف؛ وتدبير الأواني؛ وتدبير الأواني؛ وتد الحد من لزوجة الراتنج؛ عكس الجانب العفن من الإعداد preform؛ تغيير عملية التشريب. تظهر النتائج أن تأثير التشريب من القماش الزجاجي هو أفضل، ولكن هناك المزيد من الفراغات على السطح وداخل حزمة ألياف الكربون. في الوقت الحاضر، هناك حاجة إلى مزيد من البحوث لتحسين نوعية الأجزاء المصبوبة. وأجرى الفريق اختبارات طيران على الطائرة وقيم إمكانية ممارستها. اختبر الطيار القدرة على المناورة. النتائج مرضية، لأن الاستجابة أثناء التوجيه أفضل من تلك التي من طائرات راتنج ABS. ومن المتوقع أن يوفر الجمع بين تحسين الطوبولوجيا ومواد CFRP أجزاء هيكلية عالية الأداء مع كل من الصلابة الخفيفة والعالية. تحققت هذه الدراسة من أن هيكل CFRP ثلاثي الأبعاد يمكن تشكيله باستخدام شكل TFP المسبق على جسم متعدد الأجنحة. في المستقبل ، من خلال تجميع المعرفة بتصميم مسبق وأساليب صب ألياف الكربون المركبة ، يمكن توقع استخدامه على نطاق واسع في منتجات مختلفة من مجال الفضاء الجوي.
