重量の削減は航空機の設計と製造の重要な追求であり、軍用機に強力な飛行性能を与え、民間航空機の燃費を向上させることができます。 しかし、飛行機の板状部品の厚みが薄すぎると、強度や剛性が不足するという問題があります。 2 層のパネルの間に軽量で剛性の高いサンドイッチ素材を追加すると、支持フレームを追加する場合とは対照的に、重量を大幅に増加させることなく耐荷重能力を大幅に向上させることができます。
これは、このサイトで以前に紹介した風力タービンのブレードの構造に似ています。
バルサ材またはフォームコアの層が、ガラス繊維強化エポキシ樹脂 (FRP) で作られたスキンの内面と外面の間に充填されます。 バルサは、バルサ合板の層で挟まれた 2 層のバーチ材で作られた第二次世界大戦の有名な木製飛行機であるイギリスのモスキート爆撃機など、飛行機に使用された最初の芯材でもありました。
現代の航空宇宙産業では、ハニカム構造やフォームなどのコア材料が使用されています。 一見柔らかいハニカムが大型トラックの衝突にも耐えられるのは、安定したハニカムグリッド構造が曲げ変形を防ぐためです。ダンボール箱の圧縮耐性が高いのと同じ原理です。
アルミニウムは航空機で最も使用されている金属であり、アルミニウム合金パネル+アルミニウムハニカムコアの構造は自然にフィットします。
これは VFW614 航空機の翼の一部で、翼の後縁とスポイラーはアルミニウム ハニカム構造から直接作られています。
ちなみにこのVFW614は、西ドイツのユナイテッド・エアロ・テクノロジーズ・フォッカー（VFW-FOKKER）航空機会社が短距離旅客機として開発した翼の上にエンジンを搭載した変わり種で、 1971年に初飛行し、第二次世界大戦後、西ドイツ初の民間ジェット旅客機の開発となった（東ドイツの試みは1958年に初飛行したバード152であった）。 この飛行機はわずか 13 機しか製造されず、商業的には成功しませんでしたが、それでもドイツの航空業界にとって画期的な出来事でした。 さらに有名な話は、エアバスとボーイングの仏独提携です。
航空機の製造において複合材の使用が増加しているため、アルミニウムのハニカムも同様に置き換えることができますか?
答えは「はい」です。 現代の航空機で最も一般的な用途はアラミド紙ハニカム複合材で、炭素繊維強化樹脂やその他の複合材で作られ、ハニカムパネルを覆い、航空機の床、ハッチ、内装部品、尾翼、舵面、フェアリング、パドルなどに使用されています。 、高速鉄道だけでなく、車内の壁、天井、荷物棚などにも使用されます。
名前が示すように、このハニカムは特殊な紙、アラミド繊維紙で作られています。
まず、アラミド紙に粘着ストリップを塗布します。その幅はハニカムの穴の辺の長さに等しく（六角形のハニカムの場合）、ストリップ間の間隔は穴の長さの 4 倍です。側面。 接着ストリップはグラビア印刷によって塗布され、アプリケーター ローラー上の特定の幅と間隔の溝が接着ストリップをアラミド紙に転写します。
隣接する 2 つのアラミド紙層を千鳥状に重ね、ホットプレスで接着ストリップを硬化させます。
次に、アラミド積層体をアコーディオン状に引き伸ばしてハニカムを形成します。 ハニカムはまた、反発応力を解放するために焼き付けられ、ハニカムが完成します。
ハニカムは、アラミド繊維間の細孔を埋めるために（通常はフェノール樹脂を使用して）含浸させることによって硬化されます。 樹脂は繊維を接着し、荷重を伝達する役割を果たします。
ハニカムは切削加工により様々な形状に加工することができます。
上記のハニカム製造プロセスは、中国航空工業公司 (AVIC) の子会社である AVIC Composites によるもので、現在、開口部の格子長さが 1.8 ～ 5.5 mm、密度が 29 ～ 144 kg/m3 のアラミド紙ハニカムを製造しています。最大寸法は3,900 x 1,850 x 900 mmです。
しかし、アラミドペーパーハニカム製造の重要な原料であるアラミド繊維とアラミド紙は、かつて私たちが長年直面してきた「ネックレス」問題でした。
アラミドは通常、パラアラミドおよびメタアラミドと呼ばれます。
パラアラミドは塩化テレフタロイルとパラフェニレンジアミンの重縮合から作られ、ベンゼン環上の置換基の位置により「アラミド1414」とも呼ばれ、最も有名な商品名はもちろん「ケブラー」です。米国デュポン社の「ケブラー」。 メタアラミドは、ｍ－トルエンジカルボニルクロリドとｍ－フェニレンジアミンとの重縮合によって作られ、「アラミド１３１３」としても知られ、デュポン社からノーメックスの商品名で販売されている。
比較すると、パラアラミドは強度と弾性率が高いため、アラミド紙やハニカムの機械的特性が向上し、メソアラミドは耐熱性と耐燃性が優れています。
紡糸により得られる直径約10ミクロンのアラミドフィラメントを切断し、アラミド紙の重要な原料の一つである長さ5～6mmの短繊維を得る。 繊維が短くカットされ強度は高いが、表面は滑らかで、活性基が少なく、繊維間の絡み合い力の不足は、紙だけでは引き起こされず、「鉄筋」や「コンクリート」として機能するアラミドパルプミールや沈降繊維を配合し、強度の高い紙となります。 パルプミールは、パルプ化後に短くカットされた繊維であり、元の繊維構造が部分的に破壊され、表面がふわふわし、より多くのアミノ酸が露出し、より多くの水素結合を形成できるため、短くカットされた繊維が互いに結合します。 繊維の沈殿は、ポリマー溶液を激しく撹拌すると沈殿し、ふわふわした短繊維が沈殿します。
水に分散したアラミド繊維は、従来の製紙プロセスと同様に、紙に転写されます (実験室テストを示しています)。 ただし、アラミド紙には、アラミド繊維を結合するためにホットプレスという追加のステップが必要です。 メソアラミドは軟化温度が低いため、繊維が紙に接着しやすくなるため、アラミド紙ハニカム複合材料によく使用されます。 また、アラミド紙は電力・電気業界の絶縁紙としても使用されています。
外国は1967年にアラミドの工業生産を開始し、中国のアラミド産業は1980年代に始まったが、外国企業の技術禁輸に直面し、アラミド繊維やアラミド紙は長らく輸入に依存しており、諸外国との大きな隔たりがあった。 煙台民達（スパンデックスとアラミドの生産子会社である大河新素材）と陝西理工大学紙パルプ工学教授の張美雲氏が協力し、外国独占を打破し、アラミド紙の国産化を達成し、潮美思新素材はまだある、深セン好天龍邦複合材料会社はアラミド紙の量産が可能です。
中国の飛行機が軽くて丈夫な機体になったのは現代の蔡倫の努力の賜物です！
免責事項: この Web サイトに掲載されている業界ニュース記事は、複合材料に関する知識と市場情報の交換と共有のみを目的としており、商業目的を意図したものではありません。 個人または組織が記事の著作権、またはその内容の信頼性と正確性について疑問がある場合は、まず当社にご連絡ください。すぐに対応いたします。