飛機和航太器應用對材料提出了真正獨特的要求。 德雷克塑膠的超高性能聚合物已經證明了它們能夠為這些非凡的挑戰提供解決方案的能力。

超高性能聚合物材料的飛機應用

在所有行業中,飛機擁有最多樣化和最複雜的元件和系統陣列之一。 飛機材料必須承受的操作環境也大相徑庭。 無論元件或系統如何,可靠性都至關重要,輕量化和節省空間的設計始終是重中之重。

操作條件包括接觸噴氣燃料、除冰化學品和潤滑劑。 極端的溫度變化、高應力和軸承載荷以及對隔熱和電絕緣以及EMI/RFI透明度或遮罩的需求,是為飛機部件指定最佳材料的眾多挑戰。

這些用於飛機部件精密設計的性能標準代表了德雷克超高性能聚合物產品的理想背景。 在飛機應用的塑膠中,我們的Torlon PAI,PEEK,Ryton R-4 PPS,Ultem PEI和AvaSpire PAEK材料為飛機工程師提供了不同組合的卓越物理性能,以滿足各種元件的性能要求。 所有這些聚合物材料都具有獨特的機械強度和耐溫性、耐化學性、軸承和耐磨性能、隔熱和電絕緣性能,可有效和高效地滿足嚴格的要求。

在飛機結構應用中,Torlon PAI 和 PEEK 提供高強度和熱隔離,在複合材料面板(包括硬點、熱隔離器和緊固件)的增強材料中實現可靠的性能。 軸承和耐磨部件還利用了超高性能工程塑膠的耐磨等級,以實現強度、長壽命和精確操作。

例如,由Torlon PAI製成的阻斷門襯套展示了這種超高性能聚合物在極端溫度和承重條件下在關鍵飛機部件中的表現。 阻擋門產生反向推力,在著陸期間減慢噴氣式飛機的速度。 連接到門鉸鏈元件的襯套在這些門的精確操作中起著關鍵作用。 Torlon 4301 PAI 符合要求。 由這種PAI牌號製成的軸套在-40 o至500 o F(-40o至260oC)的溫度範圍內保持其強度和穩定性,並且在不潤滑的情況下運行時表現出低摩擦磨損。

執行器和控制、熱和電源管理、感測器、電纜保護和其他系統以及支援應用中使用的元件依賴於德雷克的高性能聚合物來實現不同的性能組合。 在座椅、冷卻系統、氧氣系統、照明、真空廢物系統和貨物裝卸設備的機艙內部應用中也是如此。 Torlon PAI、Ultem PEI 和 PEEK 將高溫下的輕質和強度與尺寸穩定性以及這些精密零件所需的熱和電隔離和絕緣相結合。

在推進系統元件中,Torlon PAI和PEEK將卓越的耐化學性和高強度與減輕重量的額外好處相結合,這是飛機設計中普遍存在的目標。 其應用多功能性也有助於創新的系統設計,從而減輕重量和降低成本。

例如,波音公司的工程師確定,通過油箱而不是在油箱周圍運行液壓管路將大大減輕其複合材料飛機的重量。 挑戰在於液壓管路必須使用能夠承受大量熱能和電能的材料進行絕緣。 Torlon 4203 PAI 提供了解決方案。 其極低的導熱性將熱能隔離在隔板和複合材料之間。 它還可以防止電弧,並在應用要求的-40o至350 o F(-40o177oC)溫度下保持其強度。

德雷克塑膠是超高性能聚合物領域公認的專家。 我們數十年的合作經驗已幫助工程師開發材料選擇和零件生產解決方案,以應對諸如此類的眾多飛機應用挑戰。

德雷克超高性能聚合物在飛機上的典型應用

  • Torlon 4203、PEEK 和玻璃纖維增強型 Torlon 5030、GF PEEK 和 Ryton R-4 PPS 中的絕緣子和隔離器具有出色的電阻隔性能。 未增強的Torlon PAI和PEEK牌號提供最低的導熱係數,以實現最佳的隔熱效果。
  • 注塑成型 Torlon 4203 中的扇形齒輪可完美移動燃氣輪機中的入口導向葉片
  • 採用 30% 玻璃增強 PEEK 的電池連接器可在推進系統中提供電氣隔離
  • Torlon 4301 中的阻斷門襯套可承受高達 500°F 的高負載和偏移,無需潤滑即可耐磨
  • Torlon 4203 中的螺釘具有高強度、EMI/RFI 透明度,與金屬緊固件相比,重量更輕
  • 採用纖維增強型Torlon PAI和PEEK的外部燈罩可在極端溫度下保持尺寸,並防止燃油溢出和除冰器造成的損壞。
  • 由Torlon 4203無縫管®加工的燃料和空氣連接擴展了戰鬥機的飛行範圍
  • 由玻璃增強型 Ultem 2300 製成的接線端子具有板載發電機可靠性所需的尺寸穩定性和電氣性能

航太器中的超高性能高分子材料

載人和無人航太器利用了許多相同的特性,使德雷克塑膠的超高性能聚合物成為飛機上經過驗證的選擇。 但是,雖然一些性能因素很常見,但有些在更激烈的水平上發揮作用,而另一些則是航太器所獨有的。 這些因素包括極冷、零重力的影響和 潛在的真空除氣、從高溫到低溫的突然嚴重轉變、奇異的推進劑和化學品以及更高的應力、振動和載荷。 Torlon PAI和PEEK都能夠應對衛星、載人和無人航太器中材料應用的這些性能挑戰。

太空中的輻射水準是與聚合物在這些應用中的長期性能相關的另一個關鍵考慮因素。 雖然許多材料脆化,但Torlon PAI,PEEK和Ultem PEI被證明即使在高水平輻射照射下也具有更強的性能退化抵抗力。

美國複合材料製造學習中心的一份報告證實了這一點,他們進行了測試,以確定輻射如何降低一組綜合熱塑性塑膠的物理性能。 測試是在103 至109 rads的暴露水平下進行的。 高強度Torlon 5030 PAI是一種30%的玻璃纖維增強聚合物,由德雷克塑膠公司擠出成型並加工成零件,保留了所需的機械性能水準,令人滿意地通過了109 rads的測試,這是測試程式中最高的暴露水準。 威格斯PEEK是德雷克塑膠公司將另一種聚合物轉化為 高性能型材 以及機加工和模塑零件,也以109 rads的速度通過。德雷克在其獨特而高效的可加工無縫鋼管®配置中提供的 30%玻璃纖維增強Ultem 2300 PEI ,在108 rads下表現出令人印象深刻的性能保持力。

Torlon PAI和PEEK在航太器應用中與許多其他聚合物相比的另一個顯著優勢是它們減輕了對零重力環境中 真空除氣 的擔憂。 根據全面測試,這兩種聚合物的特定牌號均符合低釋氣材料,TML(總品質損失)水平低於1%,CVCM(收集的揮發性可冷凝材料)小於0.1%。 具有這些低水準的熱塑性材料在許多關鍵的航空航太應用中尤為重要,以防止在高真空環境中除氣造成的污染。 美國宇航局將Torlon PAI和PEEK的精選等級及其測試結果的細節列入其低釋氣材料清單,該機構為航太器中的應用維護了這些材料。

在航空航天應用中使用Torlon PAI和PEEK的另一個引人注目的因素是,它們能夠在關鍵部件在這種環境中經歷的低溫下保持其韌性和延展性。 考慮到在受限工作空間中意外撞擊的風險以及空間的極端低溫和零重力條件,對於元件,工具,液體和氣體管路,聯軸器和其他應用中使用的材料,抗破損性在性能優先順序清單中很高。

隨著其應用成功的不斷增加,Torlon PAI,PEEK,Ryton R-4 PPS,高溫PEEK HT和Ultem PEI證明瞭其作為航太器部件的輕質和可靠的高性能材料的價值。 德雷克塑膠全面的輕質聚合物材料系列使工程師能夠選擇最適合其應用要求的強度、穩定性、軸承和耐磨性能以及耐化學性和耐溫性的最佳組合。 特別是,Torlon PAI和PEEK聚合物在低溫下的韌性,加上其低釋氣品質和對暴露於高水平輻射而造成的性能退化的抵抗力,已經使它們成為各種航空航太部件的首選材料。

德雷克超高性能材料在航太器中的典型應用

  • 高強度、尺寸穩定的Torlon 7130部署衛星太陽能電池陣列的扇形齒輪
  • Torlon 4203 和 PEEK 中的絕緣子和隔離器可用作出色的隔熱和電氣屏障
  • Torlon PAI 和 PEEK 中的安裝硬體可保護從天線到窗戶、流體和氣體管道和絕緣板的所有部件
  • Torlon 4203 中的緊固件和螺釘可抵抗輻射照射造成的降解,保持高強度,並且與金屬製成的緊固件和螺釘相比重量更輕。
  • 位於歐洲的Ultem PEI衛星硬體元件提供高強度和EMI / RFI遮罩
  • PEEK和Torlon PAI軸承等級中的磨損墊片可保持軌道衛星推進系統的功能
  • 火箭發動機上的氧化劑閥門密封件和襯套依賴於Torlon 4301在極端條件下的耐化學性,強度和尺寸穩定性