飞机和航天器应用对材料提出了真正独特的要求。 Drake Plastics 的超高性能聚合物已证明有能力为这些非凡挑战提供解决方案。

超高性能聚合物材料的飞机应用

在所有行业中,飞机拥有最多样化和最复杂的零部件和系统阵列之一。 飞机材料必须承受的运行环境也大不相同。 无论组件或系统如何,可靠性都是最重要的,轻量化和节省空间的设计始终是首要任务。

操作条件包括暴露于喷气燃料、除冰化学品和润滑剂。 极端温度变化、高应力和轴承负载以及对隔热和电绝缘以及 EMI/RFI 透明度或屏蔽的需求是为飞机部件指定最佳材料的众多挑战之一。

这些飞机部件精密设计的性能标准代表了德雷克超高性能聚合物产品的理想背景。 在飞机应用的塑料中,我们的 Torlon PAI、PEEK、Ryton R-4 PPS、Ultem PEI 和 AvaSpire PAEK 材料以不同的组合为飞机工程师提供卓越的物理性能,以满足各种组件的性能要求。 所有这些聚合物材料都具有独特的机械强度和耐温性、耐化学性、轴承和磨损性能、热绝缘和电绝缘性能,可以有效和高效地满足严格的要求。

在航空结构应用中,Torlon PAI 和 PEEK 提供高强度和隔热性能,从而为复合板增强材料(包括硬点、隔热器和紧固件)提供可靠的性能。 轴承和耐磨部件还利用超高性能聚合物的耐磨等级来提高强度、长寿命和精确操作。

例如,由 Torlon PAI 制成的挡板门衬套展示了这种超高性能聚合物在极端温度和承重条件下如何在关键飞机部件中发挥作用。 阻隔门产生反向推力,使喷气式飞机在着陆过程中减速。 连接到门铰链组件的衬套在这些门的精确操作中起着关键作用。 Torlon 4301 PAI 符合要求。 由这种 PAI 等级制成的衬套在 -40 o至 500 o F(-40 o至 260 o C)的温度范围内保持其强度和稳定性,并且在无润滑运行时表现出低摩擦磨损。

用于执行器和控制、热和电源管理、传感器、电缆保护以及其他系统和支持应用的组件依赖于 Drake 的高性能聚合物来实现不同的特性组合。 在座椅、冷却系统、氧气系统、照明、真空废物系统和货物装卸设备的机舱内部应用中也是如此。 Torlon PAI、Ultem PEI 和 PEEK 将重量轻、高温下的强度与尺寸稳定性以及这些精密零件所需的热和电隔离和绝缘结合在一起。

在推进系统组件中,Torlon PAI 和 PEEK 结合了卓越的耐化学性和高强度以及减轻重量的额外好处,这是飞机设计中的普遍目标。 它们的应用多功能性也有助于创新系统设计,从而减轻重量和成本。

例如,波音公司的工程师确定,通过油箱而不是围绕油箱运行液压管路将大大减轻其复合材料飞机的重量。 挑战在于液压管路必须使用能够承受大量热能和电能的材料进行绝缘。 Torlon 4203 PAI提供了解决方案。 其极低的热导率隔离了隔板和复合材料之间的热能。 它还可以防止电弧并在 -40 o到 350 o F(-40 o到 177 o C)的应用要求的温度下保持其强度。

Drake Plastics 是公认的超高性能聚合物专家。 我们数十年的合作经验帮助工程师开发了材料选择和零件生产解决方案,以应对诸如此类的众多飞机应用挑战。

Drake 超高性能聚合物在飞机上的典型应用

  • Torlon 4203、PEEK 和玻璃增强的 Torlon 5030 、GF PEEK 和 Ryton R-4 PPS 中的绝缘体和隔离器具有出色的电阻隔性能。 未增强的 Torlon PAI 和 PEEK 等级提供最低的热导率,以实现最佳的热隔离。
  • 注塑成型 Torlon 4203 中的扇形齿轮完美地移动燃气轮机中的入口导叶
  • 30% 玻璃增强 PEEK 中的电池连接器在推进系统中提供电气隔离
  • Torlon 4301中的阻隔门衬套可承受高负载和 500°F 的偏移,并且无需润滑即可抵抗磨损
  • Torlon 4203 中的螺钉提供高强度、EMI/RFI 透明度和比金属紧固件更轻的重量
  • 采用纤维增强 Torlon PAI 和 PEEK 制成的外部灯罩可在极端温度下保持尺寸,并能抵抗燃油泄漏和除冰剂造成的损坏。
  • Torlon 4203 Seamless Tube® 加工的燃料和空气连接器扩展了战斗机的飞行范围
  • 由玻璃纤维增强的 Ultem 2300 制成的接线端子具有车载发电机可靠性所需的尺寸稳定性和电气特性

航天器中的超高性能聚合物材料

载人和无人航天器利用了许多相同的特性,这些特性使 Drake Plastics 的超高性能聚合物成为飞机中经过验证的选择。 但是,虽然一些性能因素很常见,但有些会在更激烈的水平上发挥作用,而另一些则完全是航天器独有的。 这些包括极冷、零重力的影响和真空脱气的可能性、从高温到低温的突然剧烈转变、奇异的推进剂和化学品,以及更高的应力、振动和负载。 Torlon PAI 和 PEEK 都可以应对卫星以及载人和无人航天器中材料应用的这些性能挑战。

太空中的辐射水平是与聚合物在这些应用中的长期性能相关的另一个关键考虑因素。 尽管许多材料易碎,但 Torlon PAI、PEEK 和 Ultem PEI 被证明即使在高水平的辐射暴露下也具有更强的抗性能退化能力。

美国复合材料制造学习中心的一份报告证实了这一点,他们进行了测试以确定辐射如何降低一组综合热塑性塑料的物理特性。 测试是在 10 3到 10 9 rads 的暴露水平下进行的。 高强度 Torlon 5030 PAI 是一种 30% 的玻璃增强聚合物,由 Drake Plastics 挤出成型并加工成零件,保持了所需的机械性能水平,在 10 9 rads 下令人满意地通过了测试,这是测试程序中的最高暴露水平。 Drake Plastics 将另一种聚合物 Victrex PEEK 转化为高性能型材以及机加工和模制零件,也以 10 9 rads 通过。 30% 玻璃纤维增强的 Ultem 2300 PEI ,Drake 以其独特且高效的可加工无缝管® 配置提供,在 10 8 rads 下表现出令人印象深刻的性能保留。

Torlon PAI 和 PEEK 与许多其他用于航天器应用的聚合物相比的另一个显着优势是它们减轻了对零重力环境中真空脱气的担忧。 根据全面测试,这两种聚合物的特定等级符合 TML(总质量损失)水平低于 1% 和 CVCM(收集的挥发性可冷凝材料)低于 0.1% 的低释气材料。 具有这些低含量的热塑性材料在许多关键的航空航天应用中尤其重要,以防止在高真空环境中因脱气而造成污染。 NASA 将 Torlon PAI 和 PEEK 的选定等级及其测试结果的细节包括在该机构维护的用于航天器应用的低释气材料清单中。

在航空航天应用中使用 Torlon PAI 和 PEEK 的另一个引人注目的因素是它们能够在关键部件在这种环境中经历的低温下保持其韧性和延展性。 考虑到在受限工作空间中发生意外撞击的风险,以及空间的极端低温和零重力条件,部件、工具、液体和气体管线、联轴器和其他材料中使用的材料的性能优先级列表中,抗破损性非常重要应用程序。

Torlon PAI、PEEK、Ryton R-4 PPS、高温 PEEK HT 和 Ultem PEI 的应用成功案例越来越多,它们正在证明它们作为航天器部件轻质和可靠的高性能材料的价值。 Drake Plastics 全面的轻质聚合物材料系列使工程师能够选择最适合其应用要求的强度、稳定性、轴承和耐磨性能以及耐化学性和耐温性的最佳组合。 特别是,Torlon PAI 和 PEEK 聚合物在低温下的韧性,加上它们的低释气质量和耐高强度辐射导致的性能退化,已经使它们成为各种航空航天部件的首选材料。

Drake 超高性能材料在航天器中的典型应用

  • 高强度、尺寸稳定的Torlon 7130扇形齿轮部署卫星太阳能阵列
  • Torlon 4203 和 PEEK 中的绝缘体和隔离器可用作出色的隔热和电气屏障
  • Torlon PAI 和 PEEK 中的安装硬件可保护从天线到窗户、流体和气体管道以及绝缘板的所有东西
  • Torlon 4203 中的紧固件和螺钉可抵抗辐射暴露造成的退化,保持高强度并且与金属制成的相比重量更轻。
  • Ultem PEI 中的卫星硬件组件提供高强度和 EMI/RFI 屏蔽
  • PEEK 和 Torlon PAI 轴承等级的耐磨垫片可保持轨道卫星推进系统的功能
  • 火箭发动机上的氧化剂阀密封件和衬套依赖于Torlon 4301在极端条件下的耐化学性、强度和尺寸稳定性