Az elmúlt években a pilóta nélküli légi járműveket (drónokat) széles körben használták különböző területeken, a mezőgazdaságtól, az infrastruktúra-ellenőrzéstől, a katasztrófavizsgálattól és más ipari alkalmazásoktól kezdve a szabadidős alkalmazásokig. Különböző típusú UAV-k vannak, de a mainstream több rotoros repülőgép négy vagy több rotorral a mozgás és a magasság szabályozására. A többszárnyú törzsnek könnyűnek kell lennie a hasznos teher növelése érdekében, és merevnek kell lennie a tolóerő alátámasztására. Bár a szerkezet könnyen gyártható, néhány problémát figyelembe kell venni, például a több rész ízülete miatti súlynövekedést és a testszerkezetnek az anyag alakja miatti korlátozását. A hordozhatóság és a funkcionalitás elérése érdekében ideális módja a 3D CFRP használatának a törzs gyártásához. Az anyagelrendezés optimalizálásával bizonyos mennyiségű felesleges anyag kiküszöbölhető, és a szálak a terheléshez viszonyított anizotropiához képest optimalizálhatók. A törzsszerkezet optimalizálása topológiával A kollaboratív csapat a felső rész kezdeti alakját tervezte elemzésre, a meglévő törzset használva. Bár a meglévő törzstervek élekkel rendelkeznek, újratervezik a sima, folyamatos felületeket és a megfelelő huzatszögeket, figyelembe véve a forma megmunkálhatóságát. A központ lapos, és elfér a GPS vevő antenna.
Kezdeti alakmodell elemzéshez. A központ lapos, és elfér a GPS vevő antenna.
A meglévő test ABS gyanta, vastagsága körülbelül 1,5 mm, és egy teljesen zárt zsák alakú monomer héj szerkezete. Ezért elemzési modellként egy 2 mm vastagságú héjat használnak a tervezési tartomány kiszámításához. Mivel a szénszálat a GPS antenna körüli sík területre helyezik, ez a terület nem szerepel a tervezési hatókörben. A törzs a törzs felső és alsó részéből áll, amelyeket az ízületek és csavarok sokfélesége köt össze. A rögzítési állapotot csavarpozíciós elemek összekapcsolásával szimulálják. Határfeltételek és topológia optimalizálási eredmények
Amikor egy repülőgép lebeg a levegőben, a test különböző erőknek van kitéve, amelyeket nehéz mérni vagy megbecsülni. Ebben a projektben, mint egy modell esetében használata nélkül a tényleges feltételek, a csapat rögzítette az alap, amelyre a terhelés lenne csatolva, és megteremtette a feltételeket hat különböző terhelés / nyomaték változások alkalmazott négy sarkában a rotor (load case). Ezután meghatározzák azt az alakot, amely hat különböző terhelési eset alatt a legnagyobb merevséget hozza létre. Ennek a dolgozatnak az elemzési eredményei az adott modellhelyzet optimalizálási eredményei, és nem alkalmazhatók széles körben a tényleges gépre.
Az alak újratervezése az optimalizálási eredményeknek megfelelően Figyelembe véve mind a hat betöltési esetet, az optimalizálási eredmények azt eredményezik, hogy az alakzatot teljesen lefedi a viszonylag egységes rácsminta. Több határfeltétel beállítása potenciálisan nagy áteresztőképességű eredményekhez vezethet. Az elemzés eredményei végeselemes hálóadatok, amelyek nem használhatók CAD-adatként. Ezért a jobb törzsformát az eredményeknek megfelelően rekonstruálják. Gyártási módszer: testreszabott szálelhelyezési technológia (TFP) testreszabott szálelhelyezés az előformák készítésének egyik módszere, amelyben egy csomó folyamatos hosszú szénszálat varrnak az alapszövetre. Bár a módszert repülőgép-alkatrészekben és más alkalmazásokban is alkalmazták, Japánban szinte nincs kereskedelmi eset, és a technológia mihamarabbi létrehozásával várható a jövőbeli üzletfejlesztés. Ebben a tanulmányban ezzel a módszerrel a szénszálakat az optimalizálási eredmények szerint rendezik el, hogy javítsák a repülőgép teljesítményét anélkül, hogy elveszítenék az anisotropy-t. Mivel az előforma sík formában készül, az előformát úgy kell megtervezni, hogy az alakformálás után a forma lapos és kinyíljon, hogy a 3D-s forma rekonstruálható legyen a formában az alakítás során.
VARTM CFRP fröccsöntés VARTM egy gyanta transzfer fröccsöntés (RTM) technológia, amelyben a penész használják a formázás és vákuumnyomás szívó alkalmazzák során folyékony gyanta impregnálás. Az előformát egyoldalas alumínium formába (női forma a törzs külső felületén) helyezik el, és zsákoló anyaggal lezárják. Vákuum szívó használják, hogy segítse az impregnálás a hőre keményedő gyanták, amelyek aztán gyógyítható egy autokláv. Az előforma valamivel nagyobb mérete miatt az első prototípus rostjai fogaztak. Ennek javítása érdekében a második prototípus tervezési fázisában a méreteket úgy állítják be, hogy megváltoztatják az eltolási értéket az előforma középső síkja és a törzsfelület között. Az első prototípusnak minőségi problémái vannak, beleértve a szénszál és a maradék tér elégtelen gyanta impregnálását, valamint a szénszálas köteg üregeit. A vákuumcsomagolás, impregnálás és autoklávgyártás során a következő ellenintézkedéseket fogadták el: az üvegszövet vágási folyamatának megváltoztatása; Csökkentse a gyanta viszkozitását; Az előforma-beállítás penészoldalának megfordítása; Változtassa meg az impregnálási folyamatot. Az eredmények azt mutatják, hogy az üvegszövet impregnáló hatása jobb, de több üreg van a szénszálas köteg felületén és belsejében. Jelenleg további kutatásokra van szükség az öntött részek minőségének javításához. A csapat repülési teszteket végzett a repülőgépen, és értékelte annak megvalósíthatóságát. A pilóta tesztelte a manőverezhetőséget. Az eredmények kielégítőek, mivel a kormányzás során a válasz jobb, mint az ABS gyanta repülőgépek válasza. A topológia optimalizálása és a CFRP anyagok kombinációja várhatóan nagy teljesítményű szerkezeti alkatrészeket biztosít könnyű és nagy merevséggel. Ez a tanulmány igazolta, hogy a háromdimenziós CFRP szerkezet alakítható ki a TFP preform segítségével több szárnyú testen. A jövőben a preform tervezési és szénszálas kompozit fröccsöntési módszerek ismeretének felhalmozásával várható, hogy széles körben használják a repülőgépipar különböző termékeiben.
