مزایای PEEK در صنعت هوافضا

کاربرد مزایای PEEK در بخش هوافضا

کاهش وزن و بهبود بهره ‌وری سوخت ضروری است. امروزه هزینه‌های بالای سوخت و حفاظت از محیط زیست به یک چالش بزرگ تبدیل می‌شوند. کاهش تولید و مونتاژ سریع‌تر بسیار مهم هستند. سازندگان هواپیما باید با تقاضای بالا همگام باشند. با تضمین عمر طولانی‌تر و نیازهای قابلیت اطمینان، تعمیر و نگهداری هواپیما را به حداقل رسانده و در عین حال، ایمنی را تضمین کنند. در بین مواد هواپیما، آلیاژ تیتانیوم 15 درصد و آلیاژ آلومینیوم 20 درصد را تشکیل می‌دهند. در اندازه و حجم یکسان، بلوک‌های آزمایش مواد مختلف تفاوت زیادی در چگالی وجود دارد.

استفاده از مواد سبک وزن مانند پلی اتر اتر کتون (PEEK) نه تنها می‌تواند راندمان سوخت را بهبود بخشیده و الزامات زیست‌ محیطی را برآورده کند، بلکه مونتاژ را سریع‌تر و قابل اعتمادتر و هزینه‌های عملیاتی و تولید را نیز کاهش می‌دهد. این روند در طراحی هوافضا است. مهندسان هوافضا به مواد قوی و سبکی نیاز دارند که طراحی قطعات را ساده کند، هزینه سیستم را کاهش داده و در محیط‌های سخت دوام بیاورد.

مزایای استفاده از PEEK در هوافضا

1. پرواز سبک‌تر و کم ‌مصرف‌تر

وزن قطعات ساخته شده از PEEK در مقایسه با فلز، تا 70 درصد کاهش می‌یابد، در حالی که استحکام و سختی یکسانی دارند.

2. تولید کارآمد

تولید از طریق قالب‌ گیری تزریقی می‌تواند مهندسان را قادر سازد تا قطعات را ساده ‌سازی و استاندارد سازی کرده و حتی چندین قطعه را در یک قطعه کاربردی ترکیب کنند. قطعات کمتر و نصب آسان‌تر، در نتیجه سرعت مونتاژ را افزایش داده و هزینه‌های سیستم را کاهش می‌دهد.

3. کیفیت قابل اعتماد

PEEK تحت شرایط دمایی ۲۶۰ درجه سانتیگراد (۵۰۰ درجه فارنهایت)، بیش از ۵۰۰۰ ساعت بدون گرمایش شدید پیر شده و هیچ افت عملکردی در مقاومت کششی آن مشاهده نمی‌شود. همچنین از نظر ابعادی پایدار است و مقاومت خزش، مقاومت خستگی و مقاومت در برابر رطوبت بسیار خوبی دارد همچون مقاومت در برابر سوخت هواپیما، مایع هیدرولیک، محلول یخ‌ زدا، آفت‌ کش، مایع تمیزکننده، مواد شیمیایی اطفاء حریق، آب، نمک و بخار. این ماده با موفقیت جایگزین فلزات، کامپوزیت‌های سنتی و سایر پلاستیک‌ها شده است.

 PEEK نقش موثری در ساخت قطعات هوافضا دارد ازجمله این قطعات:

1. گیره‌های PEEK

نصب و تثبیت انواع خطوط لوله، کابل‌ها، ابزار دقیق وغیره؛ سیستم تثبیت تهیه شده از PEEK در مقایسه با مواد فلزی وزن را تا 60 درصد کاهش می‌دهد. گیره‌های PEEK در تمام قسمت‌های سیستم عملکردی هواپیما قرار گرفته‌اند تا با بارهای محیطی مختلف مانند لرزش، شوک مکانیکی، گردش ساحل، فشار بالا، رطوبت و گرما و اشباع مایع در محیط ارتفاع بالا سازگار شوند. همچنین پلیمرهای PEEK به دلیل بی‌ اثر بودن شیمیایی، خواص ضد شعله، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا، وزن مخصوص سبک و فرآیند پذیری عالی می‌توانند با موفقیت جایگزین فلزات، کامپوزیت‌های سنتی و سایر پلاستیک‌ها شوند.

مواد پلیمری PEEK به طور رسمی توسط بسیاری از تولیدکنندگان هواپیما تایید شده‌اند و رزین PEEK نیز می‌تواند در ساخت قطعات مختلف هواپیما استفاده شود که به سرعت در زمینه هوافضا توسعه یافته است.

2. پین کانکتور PEEK

پین کانکتور ساخته شده از PEEK مقاومت عالی در برابر تابش هسته‌ای، استحکام و چقرمگی خوبی دارد. بنابراین می‌توان آن را با تغییر شکل اکستروژن آب‌ بندی کرد.

3. اتصال PEEK

PEEK مقاومت عالی در برابر تابش هسته‌ای، استحکام و چقرمگی خوبی دارد. با این حال، می‌توان آن را با تغییر شکل اکستروژن بیرونی آب‌ بندی کرد.

4. پره‌های پروانه پهپاد

PEEK به دلیل برخورداری از چگالی کم، وزن سبک، استحکام بالا، مقاومت سایشی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا (۲۶۰ درجه، دمای استفاده کوتاه مدت ۳۰۰ درجه) و پایداری ابعادی در ساخت پره‌های پهپاد استفاده می‌شود. روند توسعه آن به گونه‌ای است که می‌تواند به تدریج جایگزین مواد فلزی سنتی شود.

با پیشرفت جامعه و توسعه علم و فناوری، حوزه‌های کاربردی و گروه‌های کاربری پهپادها در حال گسترش بوده و سیستم‌های نرم‌ افزاری و مواد سخت ‌افزاری پهپادها نیز به طور پیوسته دائم رو به بهبود هستند. مواد کامپوزیتی با عملکرد بهتر، سنگ بنای پهپادها در جهت دستیابی به انفجار صنعتی و گسترش حوزه‌های کاربردی به شمار می‌روند. در میان آنها، پره‌های پروانه پهپاد جزء مهمی با محتوای فنی بالا، فرآیند تولید پیچیده و الزامات سختگیرانه عملکرد مواد هستند. انتخاب جنس پره بر موفقیت‌ آمیز بودن ماموریت پرواز پهپاد و پایداری و دوام پرواز تاثیر مستقیم می‌گذارد.

به طور کلی، PEEK خواص جامع خوبی دارد. کاربرد آن در پره‌های پهپاد با موارد زیر مشخص می‌شود:

1. کاهش وزن و کاهش صدا: پس از استفاده از PEEK و مواد کامپوزیتی فیبر کوتاه، می‌توان ضمن حفظ عملکرد عالی مواد بدنه، وزن را کاهش داد؛ استحکام خود تیغه را بهبود بخشید، تعادل دینامیکی بهتری ایجاد کرد و اثرات بی‌ صداتر و کاهش صدا را نیز تضمین کرد.

2. استحکام بالا: در مقایسه با مواد فلزی سنتی، PEEK دارای ویژگی‌های استحکام ویژه بالا و سفتی ویژه است. اگر در حین پرواز با اشیاء خارجی دیگر برخورد کند، جنس خاص پره‌ها باعث می‌شود که پره‌ها کمتر آسیب ببینند و بتوانند پرواز طبیعی پهپاد را حفظ کنند.

3. پایداری پرواز: مواد کامپوزیتی موجود در PEEK ضریب انبساط حرارتی کمی، مقاومت در برابر خستگی و ارتعاش قوی دارند و می‌توانند به طور معمول در محیط‌های خشن استفاده شوند. پره‌ها به راحتی توسط محیط خارجی تغییر شکل نداده و عمر طولانی دارند.

استفاده از قطعات PEEK در سیستم هدف گیری

از PEEK به روش قالب گیری تزریقی در ساخت تجهیزات دید در شب استفاده می‌شود. از ویژگی‌های PEEK که تعیین کننده نقش آن در ساخت تجهیزات هوافضا، به ویژه تجهیزات دید در شب است باید به چگالی کم، وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام بالا، مقاومت سایشی، مقاومت در برابر دمای بالا (استفاده عادی ۲۶۰ درجه، دمای استفاده کوتاه مدت ۳۰۰ درجه) و پایداری ابعادی اشاره کرد. علاوه براین، با توجه به خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی خوب این ماده، به تدریج در تجهیزات انفرادی نیز مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

همچنین به منظور بهبود دقت مشاهده در شب، PEEK نیز به طور گسترده در ساخت قطعات عینک‌های دید در شب مورد استفاده قرار خواهند گرفت. به عنوان مثال در ساخت عینک‌های دید در شب دستی، عینک‌های دید در شب آویز و سیستم‌های هدف‌ گیری سلاح گرم از PEEK استفاده می‌کنند. در واقع PEEK در بخش‌هایی از دستگاه‌های دید در شب، تصویربرداری حرارتی و سیستم‌های هدف ‌گیری در تجهیزات انفرادی استفاده می‌شود. با این حال، مهم ترین ویژگی‌های آن عبارتند از:

1. وزن سبک: حمل آسان برای مدت طولانی و کاهش وزن تجهیزات انفرادی

2. عملکرد جامع خوب: PEEK به عنوان ماده برتر هرم پلاستیک مهندسی، استحکام و سختی بالاتری نسبت به سایر پلاستیک‌های مهندسی رایج دارد.

3. خواص مکانیکی بالا: PEEK دارای مقاومت سایشی، مقاومت در برابر دمای بالا و پایداری ابعادی بالایی است و می‌تواند به طور معمول در هر محیط خاصی مورد استفاده قرار گیرد.

4. خواص شیمیایی پایدار: PEEK از مقاومت در برابر خوردگی عالی برخوردار است و از نظر ابعادی نیز نسبتا پایدار است. حتی در هوای بد نیز بر عملکرد تجهیزات تاثیر منفی نمی‌گذارد.