飛機和航太器應用對材料提出了真正獨特的要求。 Drake Plastics的超高性能聚合物已經證明了他們有能力為這些非凡的挑戰提供解決方案。

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零部件和系統陣列之一。 飛機材料必須承受的操作環境也大不相同。 無論採用何種元件或系統，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。

操作條件包括暴露於噴氣燃料、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 透明或遮罩的需求是為飛機部件指定最佳材料的眾多挑戰之一。

這些飛機部件精密設計的性能標準代表了 Drake 超高性能聚合物產品的理想背景。 在飛機用塑膠中，我們的Torlon PAI、 PEEKRyton R-4 PPS、Ultem PEI和AvaSpire PAEK材料以不同的組合為飛機工程師提供了卓越的物理性能，以滿足各種部件的性能要求。 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、軸承和磨損性能、隔熱和電絕緣性能，以有效和高效地滿足嚴格的要求。

在航空結構應用中，Torlon PAI 和 PEEK 提供高強度和隔熱性能，為複合板（包括硬點、隔熱器和緊固件）的加固提供可靠的性能。 軸承和耐磨部件還利用超高性能聚合物的耐磨等級，實現強度、長壽命和精確運行。

例如，由Torlon PAI製成的阻擋器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性能。 阻擋門產生反向推力，在著陸過程中減慢噴氣式飛機的速度。 安裝在門鉸鏈元件上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。 由該 PAI 牌號製成的襯套可在 -40° 至 500°F（-40° 至 260°C）的溫度範圍內保持其強度和穩定性，並且在沒有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和支援應用中使用的元件都依賴於 Drake 的高性能聚合物，以實現不同的性能組合。 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客艙內部應用也是如此。 Torlon PAI、Ultem PEI 和 PEEK 在高溫下重量輕、強度高、尺寸穩定性以及這些精密零件所需的隔熱和電氣隔離和絕緣。

在推進系統部件方面，Torlon PAI和 PEEK 結合了卓越的耐化學性和高強度，並具有減輕重量的額外優勢，這是飛機設計的普遍目標。 它們的應用多功能性還有助於創新系統設計，從而減輕重量和成本。

例如，波音公司的工程師們認為，通過油箱而不是圍繞油箱運行液壓管路將大大減輕複合材料飛機的重量。 挑戰在於，液壓管路必須用一種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。 其極低的導熱係數將隔板和複合材料之間的熱能隔離開來。 它還可以防止電弧，並在應用所需的溫度下保持其強度 -40° 至 350°F（-40° 至 177°C）。

Drake Plastics是公認的超高性能聚合物專家。 我們數十年的合作經驗幫助工程師開發材料選擇和零件生產解決方案，以應對眾多飛機應用挑戰。

Drake超高性能聚合物在飛機上的典型應用

  • Torlon 4203、PEEK 和玻璃增強 Torlon 5030、GF PEEK 和 Ryton R-4 PPS 的絕緣子和隔離器具有出色的電勢壘性能。 未增強的Torlon PAI和 PEEK 牌號具有最低的導熱性，可實現最佳的熱隔離。
  • 注塑成型的 Torlon 4203 中的扇形齒輪可完美地移動燃氣輪機中的進氣導葉
  • 採用30%玻璃增強PEEK的電池連接器在推進系統中提供電氣隔離
  • Torlon 4301 中的擋板門襯套可承受高負載和 500°F 的偏移，並且無需潤滑即可抵抗磨損
  • Torlon 4203 中的螺釘與金屬緊固件相比，具有高強度、EMI/RFI 透明度和更輕的重量
  • 光纖增強的Torlon PAI和PEEK的外部燈殼在極端溫度下保持尺寸，並可抵抗燃油洩漏和除冰劑的損壞。
  • 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
  • 由玻璃纖維增強 Ultem 2300 製成的接線端子具有車載發電機可靠性所需的尺寸穩定性和電氣特性

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Drake Plastics的超高性能聚合物成為飛機上久經考驗的選擇。 但是，雖然有些性能因素很常見，但有些因素在更激烈的水平上發揮作用，而另一些則完全是航太器獨有的。 這些因素包括極端寒冷、零重力的影響和 真空釋氣的可能性、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 都應對了衛星、載人和無人航太器材料應用的這些性能挑戰。

空間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。 雖然許多材料會變脆，但Torlon PAI、 PEEK 和Ultem PEI被證明即使在高水平的輻射暴露下也具有更強的抗性能退化能力。

美國複合材料製造學習中心（American Composites Manufacturing Learning Center）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 到 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Drake Plastics擠壓成型並加工成零件，保留了所需的機械性能水準，以令人滿意地通過109 拉德的測試，這是測試程式中的最高暴露水準。 Victrex PEEK是Drake Plastics將另一種聚合物轉化為 高性能毛坯型 材以及機加工和成型零件，也以109 rads通過。Drake 在其獨特而高效的可加工無縫管®配置中提供的 30% 玻璃增強 Ultem 2300 PEI ，在 108rads 下表現出令人印象深刻的性能保持。

與許多其他用於航太器應用的聚合物相比，Torlon PAI和 PEEK 的另一個顯著優勢是它們減輕了對零重力環境中 真空釋氣 的擔憂。 根據全面測試，這兩種聚合物的特定等級都符合低釋氣材料的條件，TML（總品質損失）水平低於 1%，CVCM（收集的揮發性可冷凝材料）低於 0.1%。 這些低含量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因釋氣而造成的污染。 美國宇航局將Torlon PAI和 PEEK 的選定等級及其測試結果的細節列入該機構為航太器應用而維護的低釋氣材料清單。

在航空航太應用中使用Torlon PAI和 PEEK 背後的另一個令人信服的因素是，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。 考慮到在受限的工作空間中發生意外撞擊的風險，以及空間的極端低溫和零重力條件，對於元件、工具、液體和氣體管線、聯軸器和其他應用中使用的材料，抗破損性是重中之重。

隨著越來越多的應用成功案例，Torlon PAI、 PEEK、Ryton R-4 PPS、高溫 PEEK HT和Ultem PEI正在證明其作為航太器部件的輕質和可靠的高性能材料的價值。 Drake Plastics的綜合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耐暴露於高水準輻射的性能降解性，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、尺寸穩定的扇形齒輪 Torlon 7130 部署衛星太陽能電池陣列
  • Torlon 4203 和 PEEK 中的絕緣子和隔離器可作為出色的熱障和電阻隔層
  • Torlon PAI 和 PEEK 的安裝硬體可保護從天線到窗戶以及流體和氣體管道以及絕緣板的所有設備
  • Torlon 4203 的緊固件和螺釘可抵抗輻射降解，保持高強度，與金屬製成的緊固件和螺釘相比重量更輕。
  • Ultem PEI 中的衛星硬體元件提供高強度和 EMI/RFI 遮罩
  • PEEK和Torlon PAI軸承牌號中的耐磨墊片可在軌道衛星推進系統中保持功能
  • 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