Posljednjih godina bespilotne letjelice (bespilotne letjelice) naširoko su korištene u raznim područjima, od poljoprivrede, pregleda infrastrukture, istraživanja katastrofa i drugih industrijskih aplikacija do aplikacija za slobodno vrijeme. Postoje različite vrste bespilotnih letjelica, ali mainstream su zrakoplovi s više rotora s četiri ili više rotora za kontrolu kretanja i visine. Trup s više krila mora biti i lagan kako bi povećao nosivost i čvrst za potisak. Iako je konstrukcija jednostavna za izradu, moraju se uzeti u obzir neki problemi, poput povećanja težine zbog spoja više dijelova i ograničenja strukture karoserije zbog oblika materijala. Kako bi se postigla prenosivost i funkcionalnost, idealan je način korištenja 3D CFRP -a za izradu trupa. Optimiziranjem rasporeda materijala može se ukloniti određena količina nepotrebnog materijala, a vlakna se mogu orijentirati tako da iskoriste prednosti anizotropije u odnosu na opterećenje. Optimizacija strukture trupa topologijom Suradnički tim osmislio je početni oblik gornjeg dijela za analizu, koristeći postojeći trup kao osnovu. Iako postojeći projekti trupa imaju rubove, oni redizajniraju glatke, kontinuirane površine i odgovarajuće kutove gaza, uzimajući u obzir strojnu obradu kalupa. Centar je ravan i može primiti antenu GPS prijemnika.
Početni model oblika za analizu. Centar je ravan i može primiti antenu GPS prijemnika.
Postojeće tijelo izrađeno je od ABS smole debljine oko 1,5 mm i ima potpuno zatvorenu strukturu monomerne ljuske u obliku vrećice. Iz tog razloga, ljuska debljine 2 mm koristi se kao model analize za izračun projektnog raspona. Budući da će ugljična vlakna biti postavljena na ravno područje oko GPS antene, ovo područje nije uključeno u opseg dizajna. Trup se sastoji od gornjeg i donjeg dijela trupa, koji su povezani mnoštvom spojeva i vijaka. Stanje pričvršćivanja simulira se povezivanjem elemenata položaja vijaka. Granični uvjeti i rezultati optimizacije topologije
Kad zrakoplov lebdi u zraku, tijelo je izloženo različitim silama koje je teško izmjeriti ili procijeniti. U ovom projektu, kao model slučaja bez korištenja stvarnih uvjeta, tim je popravio bazu na koju će se pričvrstiti teret i stvorio uvjete za šest različitih varijacija opterećenja / okretnog momenta primijenjenih na četiri ugla rotora (slučaj opterećenja). Zatim se određuje oblik koji proizvodi najveću krutost pod šest različitih slučajeva opterećenja. Rezultati analize ovog rada rezultati su optimizacije za specifičnu situaciju modela i ne mogu se široko primijeniti na stvarni stroj.
Redizajnirajte oblik prema rezultatima optimizacije Uzimajući u obzir svih šest slučajeva opterećenja, rezultati optimizacije vode do oblika koji je u potpunosti prekriven relativno ujednačenim uzorkom rešetke. Postavljanje više rubnih uvjeta može dovesti do potencijalno visokih rezultata. Rezultati analize su podaci o mreži konačnih elemenata koji se ne mogu koristiti kao CAD podaci. Stoga se poboljšani oblik trupa rekonstruira prema rezultatima. Način proizvodnje: prilagođena tehnologija postavljanja vlakana (TFP) prilagođeno postavljanje vlakana jedna je od metoda koja se koristi za izradu predformi, u kojoj je hrpa kontinuiranih dugih ugljikovih vlakana ušivena na osnovnu tkaninu. Iako je metoda primijenjena u dijelovima zrakoplova i drugim aplikacijama, u Japanu gotovo da nema komercijalnog slučaja, a budući razvoj poslovanja može se očekivati uspostavljanjem tehnologije što je prije moguće. U ovoj studiji, korištenjem ove metode, ugljična vlakna raspoređena su prema rezultatima optimizacije kako bi se poboljšale performanse zrakoplova bez gubitka anizotropije. Budući da je predoblika izrađena u ravninskom obliku, predoblika mora biti oblikovana tako da oblik nakon oblikovanja bude ravan i rasklopljen, tako da se 3D oblik može rekonstruirati u kalupu tijekom procesa oblikovanja.
VARTM CFRP kalupljenje VARTM je tehnologija prešanja smole (RTM) u kojoj se kalup koristi za oblikovanje, a usisavanje vakuumskim tlakom primjenjuje se tijekom impregnacije tekućom smolom. Predoblik se stavlja u jednostrani aluminijski kalup (ženski kalup na vanjskoj površini trupa) i zapečaćuje vrećicom. Vakuumsko usisavanje koristi se za impregnaciju termoreaktivnih smola koje se zatim suše u autoklavu. Zbog nešto veće veličine predforme, vlakna prvog prototipa su nazubljena. Kako bi se to ispravilo, u fazi projektiranja drugog prototipa, dimenzije se prilagođavaju promjenom vrijednosti pomaka između središnje ravnine predforme i površine trupa. Prvi prototip ima problema s kvalitetom, uključujući nedovoljnu impregnaciju smole u karbonskim vlaknima i zaostali prostor i praznine u snopu ugljikovih vlakana. U procesu vakumiranja u vrećice, impregnacije i proizvodnje u autoklavu, usvojene su sljedeće mjere: promjena procesa rezanja staklene tkanine; Smanjite viskoznost smole; Obrnuti stranu kalupa postavke predoblike; Promijenite postupak impregnacije. Rezultati pokazuju da je učinak impregnacije staklene tkanine bolji, ali ima više praznina na površini i unutar snopa karbonskih vlakana. Trenutačno su potrebna daljnja istraživanja kako bi se poboljšala kvaliteta oblikovanih dijelova. Tim je proveo letna ispitivanja na zrakoplovu i ocijenio njegovu izvedivost. Pilot je testirao upravljivost. Rezultati su zadovoljavajući, jer je odziv tijekom upravljanja bolji od odgovora zrakoplova sa ABS smolom. Očekuje se da će kombinacija optimizacije topologije i CFRP materijala pružiti konstrukcijske dijelove visokih performansi i lagane i visoke krutosti. Ovo istraživanje potvrdilo je da se trodimenzionalna CFRP struktura može oblikovati korištenjem TFP predforme na tijelu s više krila. U budućnosti, prikupljanjem znanja o projektiranju predformi i metodama oblikovanja kompozitnih ugljikovih vlakana, može se očekivati da će se naširoko koristiti u raznim proizvodima iz svemirskog područja.
