飞机和航天器的应用对材料提出了真正独特的要求。 Drake Plastics公司的超高性能聚合物已证明有能力为这些非同寻常的挑战提供解决方案。

超高性能聚合物材料在飞机上的应用

在所有行业中，飞机的零部件和系统是最多样、最复杂的。 飞机材料所要承受的工作环境也有很大不同。 无论哪种部件或系统，可靠性都是最重要的，而轻量化和节省空间的设计则是永远的优先事项。

工作条件包括接触喷气燃料、除冰化学品和润滑油。 极端的温度变化、高应力和轴承载荷，以及隔热、电绝缘和 EMI/RFI 透明度或屏蔽的需求，都是为飞机部件指定最佳材料所面临的诸多挑战。

这些飞机部件精密设计的性能标准是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TorlonPAI、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特性，以满足各种部件的性能要求。 所有这些聚合物材料都具有独特的机械强度和耐温性能、耐化学性、轴承和磨损性能、隔热性能和电气绝缘性能，能够切实有效地满足严格的要求。

在航空结构应用中，TorlonPAI 和 PEEK 可提供高强度和隔热性能，使复合材料面板的加固件（包括硬点、隔热件和紧固件）具有可靠的性能。 轴承和耐磨部件还采用了耐磨等级的超高性能聚合物，具有强度高、寿命长和操作精确的特点。

例如，由TorlonPAI 制成的阻挡门衬套就展示了这种超高性能聚合物在极端温度和承重条件下在飞机关键部件中的表现。 阻拦门产生反向推力，使喷气式飞机在着陆时减速。 门铰链组件上的衬套对这些门的精确操作起着关键作用。 Torlon4301 PAI 符合要求。 这种 PAI 级衬套在 -40° 至 500°F （-40° 至 260°C）的温度范围内都能保持强度和稳定性，而且在无润滑的情况下也能表现出较低的摩擦磨损。

执行器和控制、热管理和电源管理、传感器、电缆保护以及其他系统和支持应用中使用的部件都依赖于德雷克高性能聚合物的不同特性组合。 在客舱内部的座椅、制冷系统、供氧系统、照明、真空排污系统和货物装卸设备等应用中也是如此。 TorlonPAI、Ultem PEI 和 PEEK 将轻质、高温下的强度、尺寸稳定性以及这些精密部件所需的热电隔离和绝缘性能结合在一起。

在推进系统部件中，TorlonPAI 和 PEEK 不仅具有优异的耐化学性和高强度，而且还能减轻重量，这是飞机设计的一个普遍目标。 它们的应用多样性还有助于创新系统设计，减轻重量，降低成本。

例如，波音公司的工程师认为，将液压管路穿过油箱而不是绕过油箱，可以大大减轻复合材料飞机的重量。 面临的挑战是，液压管路必须使用能够承受巨大热能和电能的材料进行绝缘。Torlon4203 PAI提供了解决方案。 其极低的导热率可隔离隔板与复合材料之间的热能。 它还能防止电弧，并在应用所需的 -40° 至 177°C（-40° 至 350°F）温度条件下保持强度。

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，以应对众多飞机应用挑战。

德雷克超高性能聚合物在飞机中的典型应用

  • 采用Torlon4203、PEEK 和玻璃纤维增强的 Torlon5030、GF PEEK 和 Ryton R-4 PPS 制成的绝缘体和隔离器具有出色的电气阻隔性能。 未增强的TorlonPAI 和 PEEK 材料具有最低的导热性，可实现最佳的热隔离。
  • 采用注塑成型Torlon4203 的扇形齿轮 可完美地移动燃气轮机的进气导叶
  • 30% 玻纤增强聚醚醚酮电池连接器 为推进系统提供电气隔离
  • 采用Torlon4301的Blocker 门衬套可承受高负荷和高达 500°F 的温度，并且在不使用润滑剂的情况下也能抗磨损。
  • 与金属紧固件相比，Torlon4203螺钉强度高、EMI/RFI 透明度高、重量轻
  • 外部灯罩 采用纤维增强的TorlonPAI 和 PEEK 材料，在极端温度下仍能保持尺寸，并能抵御燃料溢出和除冰剂的损坏。
  • 由Torlon4203 无缝钢管® 加工而成的燃油和空气接头可延长战斗机的飞行距离
  • 由玻璃纤维增强型 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性能

航天器中的超高性能聚合物材料

载人航天器和无人航天器利用了Drake Plastics公司的超高性能聚合物的许多相同特性，这些特性已在飞机上得到验证。 不过，虽然有些性能因素是常见的，但有些会在更激烈的水平上发挥作用，还有一些则完全是航天器所独有的。 这些因素包括极度寒冷、零重力效应和潜在的 真空排气从高温到低温的突然剧烈转变、特殊的推进剂和化学品，以及更高的应力、振动和负载。 TorlonPAI 和 PEEK 都能应对卫星、载人和无人航天器中材料应用所面临的性能挑战。

空间辐射水平是与聚合物在这些应用中的长期性能有关的另一个重要考虑因素。 虽然许多材料都会发生脆化，但事实证明，TorlonPAI、PEEK 和 Ultem PEI 具有更强的抗性能退化能力，即使在高水平的辐照下也是如此。

美国复合材料制造学习中心的一份报告证实了这一点，他们在测试中确定了辐射可能如何降低一组热塑性塑料的物理性能。 测试是在103至109拉德的照射水平下进行的。 高强度Torlon5030 PAI 是一种 30% 的玻璃纤维增强聚合物，由Drake Plastics公司挤出成型并加工成零件，在109拉德（测试程序中的最高暴露水平）下保持了所需的机械性能水平，令人满意地通过了测试。 Victrex PEEK 是Drake Plastics公司将另一种聚合物转化为高性能毛坯形状以及机加工和模塑部件的产品，在109拉德时也通过了测试。30% 玻璃增强的 Ultem 2300 PEI（德瑞克以其独特、高效的机加工无缝管® 配置供应）在108 拉德的性能保持率令人印象深刻。

TorlonPAI 和 PEEK 与航天器应用中的许多其他聚合物相比，还有一个显著优势，那就是它们可以减轻人们对零重力环境下真空脱气的担忧。 经过全面测试，这两种聚合物的特定等级均符合低放气材料的标准，其 TML（总质量损失）水平低于 1%，CVCM（收集的挥发性冷凝材料）低于 0.1%。 具有这种低水平的热塑性材料在许多关键的航空航天应用中尤为重要，可防止在高真空环境中因放气而造成污染。 美国国家航空航天局（NASA）将TorlonPAI 和 PEEK 的特定等级及其测试结果的具体信息列入了该机构为航天器应用而保留的低发气材料清单。

在航空航天应用中使用TorlonPAI 和 PEEK 的另一个令人信服的因素是，它们能够在低温环境下保持韧性和延展性，而关键部件在这种环境下会经历低温。 鉴于在有限的工作空间、极端寒冷的温度和零重力的太空条件下存在意外撞击的风险，对于用于部件、工具、液体和气体管路、接头和其他应用的材料来说，抗破损性是性能优先考虑的重点。

TorlonPAI、PEEK、Ryton R-4 PPS、耐高温 PEEK HT 和 Ultem PEI 的成功应用越来越多，证明了它们作为轻质、可靠的高性能材料在航天器部件中的价值。 Drake Plastics公司的轻质聚合物材料系列品种齐全，工程师们可以根据自己的应用要求，选择强度、稳定性、轴承和磨损性能以及耐化学和耐温性能的最佳组合。 尤其是TorlonPAI 和 PEEK 聚合物在低温条件下的韧性、低放气性和抗高辐射造成的性能退化，使它们成为各种航空航天部件的首选材料。

德雷克超高性能材料在航天器中的典型应用

  • 采用高强度、尺寸稳定的Torlon7130的扇形齿轮 部署卫星太阳能电池阵列
  • 用Torlon4203 和 PEEK 制成的绝缘体和隔离器是绝佳的热屏障和电屏障
  • 采用TorlonPAI 和 PEEK 的安装硬件可确保从天线到窗户、流体和气体管道以及隔热板的安全
  • 与金属制造的紧固件和螺钉相比，Torlon4203紧固件和螺钉可防止辐射降解，保持高强度，重量更轻。
  • Ultem PEI卫星硬件组件 具有高强度和 EMI/RFI 屏蔽功能
  • PEEK 和TorlonPAI 轴承等级的磨损垫片 可保持轨道卫星推进系统的功能性
  • 火箭发动机上的氧化剂阀门密封件和衬套 依靠Torlon4301在极端条件下的耐化学性、强度和尺寸稳定性