Композиты в авиамоделировании. ⁂

[ОЛЕГ 24]

⁂ КАТАЛОГИЗИРОВАНО ⓂⒶⓈⓉⒺⓇⒸⓄⓂⓅⓄⓈⒾⓉ ⁂

Здравствуйте. Хочу вынести на обсуждение тему очень интересную для меня, а может тоже кого нибудь зацепит. Имею не большой вертопарк и как бы тоже хочется тюненгнуть маленько кое что. Заменить стоковые детали на свои, всё ради борьбы с весом. А самое главное сделать свой вертолёт, кроме электроники конечно, и не зависеть не от немецких и китайских производителей и иметь наш отечественный аппарат который будет доступен многим (желающих много) и конкурировать в цене и качестве (особенно с Китаем).

[ОЛЕГ 24]

Начну с ведущей шестерни основного ротора. Немного о ней, производитель Германия, изготовлена из капролона, вес 24 гр. вращает её двигатель 1.8 кв. и передаёт вращение на основные лопасти весом 65 гр. каждая и диаметр ротора 1 метр. Думал изготовить болванку из рубленного углировинга вакумированием ( диаметр заготовки 105 мм. и толщиной 8 мм.) и потом под фрезу. Модуль у зуба 0.5 на этом диаметре 200 зубов. Вопрос! Будет ли она работать при изготовлении из этого пирога и какую смолу лучше использовать и какой надо длинны ровинг? Запекание само собой.

[Argon-11]

Плотность капролона около 1100 кг/куб.м, у стеклопластика 1800. Боюсь, легче оригинала сделать из смолы и ровинга не получится.

[ОЛЕГ 24]

Есть ещё такая деталь. Верхний блок крепления основного вала. Сделали мы его из Д16Т. Размеры этой штуки 55 на 48 мм. и ещё почти такая же только 130 мм. длинной и толщиной обе 6 мм. хочу отформовать также из ровинга именно отформовать в дюралевой матрице со всеми закладными заодно.

[ОЛЕГ 24]

Делали вот такую только зубчатый венец из капралактана получилась в два раза тяжелее. Думаю из угля будет легче.

[ОЛЕГ 24]

Сделал матрицу со стоковой пластмассовой стойки шасси на фото верхняя часть матрицы не попала в кадр и заложил уже после свою из стеклоровинга, моя получилась в два раза легче и прочнее реально, прошла краш тест в реальном времени Хотя из угля будет еще легче и прочнее (хотя куда ещё прочнее, при весе аппарата в два кг. по своей глупости упал с высоты третьего этажа точно на стойки и они с...ка выжили и спасли от других поломок).

[Тигирь]

Композитную шестерню я бы не рискнул делать. При малейшем ударе будут отлетать зубья. Или тогда венец делать дюралевый, а центральную часть из композита.
Блоки крепления основного вала вполне реально делать. Только сразу нужно усвоить, что композитные детали не могут повторять конструктив металлических. У композитов свои принципы проектирования.
Стойки шасси делать из углепластика не имеет смысла. Каждой детали свой материал. Потому и жив остался, что стойки были из стекла. Если бы был уголь, разлетелись бы в брызги. Уголь обладает высокой жёсткостью, но очень хрупок, стекло же, наоборот, обладает меньшей жесткостью, но гораздо более высокой упругостью. Поэтому на упругие элементы ставят стекло

[ОЛЕГ 24]

Перебрался сюда со своими проблемами. Дописать Диме вот что хотел. Клеил я пластины из стеклоткани армированной углетканью с двух сторон 1) размер 390/290 мм. толщина 1.1 мм. вес 236 гр. 2) 390/290 мм. толщина 1.35 мм. вес 287 гр. Из одного углеволокна 430/290 мм. толщина 1.75 вес 300 гр. с облоем. Теперь маленько поясню, чем меньше вес тем полётное время больше, вследствии чего идёт борьба за каждый грамм. При толщине 1.75 жёсткости достаточно, а при 1.35 надо ставить больше шпангоутов под которые просто нет места, значит силовая рама дохлая. Менять конструкцию рамы, добавлять исилители, не резать отверстия не имеет смысла, весу наберём больше. Смолу пользую ларит она по своей жёсткости меня удовлетворяет полностью. Так что стеклоткань не катит, тяжеловата.

[Тигирь]

Ну вот, опять. Если Вы не любите кошек, значит не умеете их готовить. Как там говорится? Неча на зеркало пенять...
Вы наверное очень большой специалист в области композитов, что вот так взяли и сходу поставили окончательный диагноз. Доктор сказал в морг, значит в морг. А нам-то, убогим, чего теперь делать прикажете?

[ОЛЕГ 24]

Уважаемый Тигирь. Я не являюсь специалистом вашего уровня и не для того я прописался на этом форуме, чтобы читать,что стекло лучше и ... чем уголь, а получить качественный совет, а не просто услышать мнение форумчан что лучше, а что хуже. Не спорю, где то стекло лучше где то хуже везде симу место, но если нужен углеппластик значит он нужен. Я не подымал вопрос про стекло и пожалуйста не навязывайте мне его. За уголь выслушаю любую информацию и буду благодарен и отложу в своём мозгу то что мне нужно. Без обид, с уважением.

[Тигирь]

Офигеть, логика. Я не специалист, поэтому читать не буду. Ну так и не станете никогда специалистом, так и останетесь кустарём-недоучкой. Какой совет? Зачем совет, если Вы читать не собираетесь? Ну дал я Вам пару-тройку советов, что толку? Другой бы спасибо сказал за сэкономленное время и начал вникать в тему, вопросы задавать. В режиме конструктивного диалога, я бы мог многое посоветовать, да и без меня тут есть спецы. Но Вы же всё равно ничего не поймёте - элементарно, слов таких не знаете. Так-что не в коня корм. А говорить в пустоту нету ни времени, ни желания.
Здесь вообще никто ничего не навязывает. Только не понятно, какой совет Вам ещё нужен. Похоже, Вы и без советов всё знаете. Ну и продолжайте пилить "фанерки" , наш форум-то Вам зачем?

З.ы.
Вот например образец, выполненный из имевшихся обрезков. За счёт декорслоя, несущего чисто декоративную функцию можно сбросить граммов 20.
При оптимальном конструктиве, за счет исчезновения промежуточного слоя, образец бы скинул ещё граммов 15-20.
Так-что считайте, масса образца не 90, а 50-55 граммов.

[Тигирь]

При площади тестовой пластины 210 см2 и массе 60 граммов, она имеет "плотность" сравнимую с Вашим углепластиком. При массе 50 граммов, Ваш "карбон" идёт курить в сторонку уже по одной "плотности", а после комплексного сравнения физмеха, уголёк застрелится. Вам например, слабо повторить "стойку" на образце свого "мегакарбона", толщиной 1.7, шириной 85 и расстоянием между опорами 200? У меня тушка лёгкая, всего 80 кг. Можно даже не своего, можно заводского, можно даже 2 мм, можно даже 3 мм. Правда, у него тогда плотность будет вдвое выше, но это не важно, всё равно крякнет.

А ведь на картинках простой не вызревший тестовый образец, слепленный за час, от начала формовки до испытания. Если по уму проектировать деталь, под задачу, с подбором материалов, с соблюдением технологических режимов, прочностные характеристики вырастут в разы. Я вот, например, могу сделать из стекла и полиэфиров раму вдвое легче Вашей, при этом на ней можно будет плясать вприсядку. По материалам она будет обходиться минимум, на порядок (в 10 раз) дешевле Вашей дырчатой.
Обратите внимание, я ничего не пытаюсь Вам доказать, или переубедить. Просто глядя в зеркало, Вы найдете ответ на свой же вопрос , почему все летают на пиленных тяжёлых и хлипких рамах задорого, а не на жестких и прочных задёшево

[ОЛЕГ 24]

Здесь есть ограничения т.е. внутренний и наружный размер и впихнуть не впихуемое не выйдет. Есть трубки где от размеров ни куда, 20 мм. наружный 19 мм. внутренний стенка 0.5 мм., какой бутерброт можно собрать лучше чем из того же угля. Также с рамами и хвостами, можно тоньше,но не толще. Вы пишите Я МОГУ, в чём вопрос, а у меня не хватает фантазии, научите.

[Dom]

Тигирь, это у вас поликарбонат в пирожке? А между ними стекломат или что-то другое? Извините за оффтоп, опять же)
По поводу угля. Почему же тогда ведущие европейские автопроизводители изготавливают детали из угля? Хотя там ведь самое важное - ударная прочность?

[ОЛЕГ 24]

Тигирь, это у вас поликарбонат в пирожке? А между ними стекломат или что-то другое? Извините за оффтоп, опять же)
По поводу угля. Почему же тогда ведущие европейские автопроизводители изготавливают детали из угля? Хотя там ведь самое важное - ударная прочность?

Потому, что есть на Руси специалисты, которые могут сделать лучше, но хронят тайны. А весь мир пускай работают с углём ведь они кустари-неудачники с высшими образованиями.

[ОЛЕГ 24]

Вот Вам мой ответ, пластина угля 330/125 толщина 2 мм. вес пластинки 126 гр. весу во мне 90 кг.

[Тигирь]

А это ничего, что пластина в 1.5 раза шире и в 2.5 раза тяжелее? Вот когда наберёте вес килограммов до 230, тогда и выкладывайте фото
К тому же мой образец раз в 10 дешевле.

Потому, что есть на Руси специалисты, которые могут сделать лучше, но хронят тайны. А весь мир пускай работают с углём ведь они кустари-неудачники с высшими образованиями.

Совершенно верно, на Руси есть спецы и разработки сильно покруче западных, наша оборонка тому яркий пример. Но в данном случае, технология широко известная в узких кругах и применяется во "взрослой" авиации, высоком спорте и ветроэнергетике - там, где нет конвейерного производства и нужны сверхсвойства. Например наши давно так делают композитные лопасти военных вертолётов. Да, там идёт уголь и арамид. И это правильно - каждому материалу своё место. Нужно понимать, что нет материала хуже или лучше. Каждый материал обладает комплексом свойств. Вопрос можно ставить лишь об области применения - оправдано ли применение того или иного материала в данном конкретном случае. Единственное, в чем уголь безусловно выигрывает у других материалов, так это количестве понтов. Это я и пытаюсь донести.

Тигирь, это у вас поликарбонат в пирожке? А между ними стекломат или что-то другое? Извините за оффтоп, опять же)
По поводу угля. Почему же тогда ведущие европейские автопроизводители изготавливают детали из угля? Хотя там ведь самое важное - ударная прочность?

В сэндвиче полипропилен и стеклоткань. Мат не является армирующим материалом. Там, где нужна ударная вязкость, уголь не применяют. Уголь, применяют там, где нужна жёсткость. Либо в элементах безопасности, которые при разрушении конструкции поглощают внешний ударный импульс. Посмотрите на аварии болидов Ф-1 у них рычаги подвески из угля. Пока работают в штатном режиме, обеспечивают максимальную жесткость подвески, но при авариях колёса моментально разлетаются в разные стороны из-за "аннигиляции" углепластиковых деталей, тем самым спасая монокок.
А что такое ведущие производители? Есть конвейер, а есть ручная сборка. БМВ, это конвейер, Феррари, это мелкосерийный конвейер, Кёнигзаг, Зонда это мелкосерийка, есть чистый спорт, с чисто ручной работой и единичными тиражами. Соответственно и технологии используются исходя из компромисса между стоимостью, технологичностью и прочностными показателями. Так кто из них сильнее ведёт?
И потом, кто Вас посвящал в особенности конструктива ламинатов? Насколько я знаю, это большая коммерческая тайна. Наличие угля совсем не исключает наличия других материалов. То, что обывателям просовывают как "карбон", может на поверку оказаться "гораздо более ценным мехом". Например, кому что скажет наличие базальта, арамида или борного волокна? Спецу скажет многое, а радовому пиплу? А под тупого обывателя эта информация и заточена

[Тигирь]

Да, забыл сказать. Даже в отдельное сообщение выделю.
Никогда не становитесь на пластины голыми ногами. Не дай бог, лопнет - в худшем случае покалечитесь, в лучшем - устанете занозы из ног выковыривать. ТБ прежде всего

[ОЛЕГ 24]

Ладно, хорош спорить и доказывать свою правду, нормального вразумительного ответа я не получил на заданный вопрос, кроме сравнения свойств материалов, и на этом спасибо. Буду дальше по старинке клеить карбон у которого кроме понтов ни чего нет и дырявить его. Спасибо всем за помощь, удачи в в нашем не лёгком бизнесе и побольше хороших людей, которые помогут советом и делом.

[Тигирь]

Вразумительный ответ дан не один раз. А то, что Вы не в состоянии, да даже и не пытаетесь эти ответы понять, исключительно Ваши проблемы. Мне от этого ни жарко, ни холодно. Ко мне заказчики со всего СНГ в очередь стоят. Себе и потребителям я уже всё доказал.

А Вы, как говорил старик Паниковский, пилите Шура, они золотые

З.ы. Специально для буржуинопоклонников, немножко прикинем размеры писек.
По планам, через год-полтора моими изделиями будут комплектоваться штуки, идущие на экспорт по всему миру. И в Гейропу (Финка, Швеция, Германия, Италия, Испания), и в Азию (Эмираты и близлежащие кувейты), и в сам "заоблачный" Пиндостан. Сейчас идут, но не моими деталями комплектуются, мои пока только для внутреннего рынка, ибо мощности производства нужно наращивать. Причём избалованные предложением буржуи платят приличные даже по их меркам деньги (2000 баксов за изделие массой 4 кг). Это примерно в полтора-два раза больше, чем стоят аналоги производства тех же пиндосов или англичан, и в 3-4, чем испанские и турецкие. Почему? Да потому, что наши изделия лучше.
Другой пример. Делаю изделия для внутреннего рынка аналогичные пиндосским. Когда запускал, ориентировался на присланный фирмовый. Когда в первый раз взял его в руки, понял, что такое Г я копировать не буду. Сделал. Стоимость в опте примерно как брэндовые пиндосские+доставка+растаможка. Заказчик посмотрел пробную партию, сказал, отлично, но слишком дорого, сами наладим выпуск, будет втрое дешевле. Честно предупредил, что штука не такая простая, как кажется, не поверили, пропали на 3 месяца. Пытались наладить выпуск - потеряли время и деньги. Теперь берут только у меня, от импорта с известной наклейкой полностью отказались, при сопоставимом ценнике. С трёх раз угадаете почему?
Так-что не нужно делать из буржуев икону. У них есть чему поучиться, но своей головой нужно думать (если есть чем) и своими руками делать (если растут не ниже пояса). А тупо копировать чужое, это удел наших узкоглазых братьев. Тут их не переплюнешь.

Кстати, о птичках.
Недавно изделие, в котором я участвую, начали подделывать вышеуказанные братья и продавать подделки у себя по 1000 баксов. Чтобы был понятен комизм ситуации - традиционно кривая китайская подделка на внутреннем китайском рынке стоит дороже, чем оригинальное изделие в России
ОЛЕГ 24, вот когда Ваши изделия начнут подделывать китайцы, считайте, что в этой жизни Вы уже сделали что-то достойное признания , а пока, увы и ах.
Это я типа похвастался маленько

[OG9139783336]

По планам, через год-полтора моими изделиями будут комплектоваться штуки, идущие на экспорт по всему миру.

Интрига А что это за изделия где можно глянуть или можно сглазить?

[Тигирь]

Здесь прошлогодняя видюшка второго поколения мастерфорум.композиты.рф/viewtopic.php?f=4&t=470&start=120
на моём канале есть испытания первого поколения. Сейчас серийно выпускаю третье, оно есть на сайте производителя, и заканчиваю доработку четвёртого, там всё будет круче. Но четвёртого пока ещё никто не видел

[OG9139783336]

Ссылка не корректно установлена ошибку дает

[Тигирь]

Отремонтировал. Кстати, там первое поколение оказывается тоже есть, на предыдущих страницах

[OG9139783336]

Нужная штука, программа импортозамещения выполняется.

[Argon-11]

программа импортозамещения

вот если б полиуретаны, силиконы и смолы были импортозамещенными, то да!

[OG9139783336]

Есть , но не про нашу потребительскую честь, для нас отходы от производства

[Тигирь]

Argon-11, по мере возможности замещаю. мастерфорум.композиты.рф/viewtopic.php?f=4&t=959&p=26339#p26339

[Скугор]

Олег24. По поводу углепластика и стеклопластика. Есть очень много разных видов, как первого так и второго.
Остановимся на двух основных армирующих элементах:

1.Обычная стеклоткань - прочность на разрыв в пределах 150-170 МПа. Для примера это почти в два раза меньше чем у обычной стали ( 300 МПа). есть и высокопрочные стеклоткани до 600-800 МПа, но пока о них не буем говорить
2. Средней прочности углеткань - прочность на разрыв до 600-800 МПа. Есть еще и высокопрочные до 2200 МПа
Прочность указана уже для готовых композитов, а не для отельных волокон.
Т.е. композит на основе углеткани по прочным показателям намного превосходит стеклотканевые, а также металлы. Хотя например шасси самолетов, вал вертолета делают из высокопрочной стали ВКС210 и заменить ее очень сложно на что-то еще (почему могу расписать отдельно).

Далее плотность: углеткань - 1200..1700 кг/м3, стеклоткань 2000-2500 кг/м3

Теперь перейдем к упругим свойствам. Полистав интернет, найдем, что композит на основе углеткани немного жестче, чем сталь - почти в полтора раза (есть образцы которые и в 2-3 раза жестче), а на основе стеклоткани композиты проигрывают в этом вопросе стали в несколько раз.

дальше есть еще важные показатели - это относительное удлинение. Углепластики - 1,2..2,5%, стеклопластики - в 1,5-2,5%. Углеволокно имеет одно специфическое свойство - при нагреве оно не удлиняется а уменьшается (коэффициент температурного расширения -0,5x10*-6 1/К). т.е. бутерброд стеклоткань-углеткань не будет совместно работать в одном направлении на разрыв...

Что имеем - углепластики прочные и жесткие, а стеклопластики - относительно прочные и легко деформируемые, по отношению к углепластикам. Также углепластик получается легче, чем стеклопластик.

Теперь переходим к конструкции. Нам нужно получить жесткую, легкую и прочную конструкцию.

Берем углеткань. Считаем по прочности и получаются у нас очень тонкие пластины. Считаем на жесткость - не проходит из-за их малой толщины. Для жесткости нужно увеличивать толщины. Задача теперь набрать толщину: а именно разнести стенки пластины между собой. Т.е. можно сделать бутерброд: углеткань на боках, а в центр что-то жесткое и легкое и дешевое. Если бежим за легкостью и жесткостью, то естественно углеткань.

Т.о. при одной и той же толщине мы получим более жесткий и легкий углепластик, но дорогой; или менее прочный и жесткий, но дешевый стеклопластик. Т.е. в данной конструкции коэффициент запаса по прочности зашкаливает. Но основными критериями у нас является жесткость и легкость - поэтому углепалстик.

P.S. для удешевления конструкции можно поискать "промежуточный" материал в бутерброд из углеткани. Он должен быть жестким- чтобы не деформироваться при вакуум-формовке (или автоклавной технологии) и быть легким. Так же не нужно забывать, что жесткость пластины набирается крепежем, связками т .д. Можно так же углектакань уложить кусками - усиливать слоями в ответственных местах... но это уже кропотливая работа

P.P.S. Может я где-то ошибся? готов к дискуссии

[Тигирь]

Верю, что Вы "знаете несколько цифр". Но это, фигурально выражаясь, типичный "сферический конь в вакууме", а по сути, жонглирование цифрами, не имеющее ничего общего с инженерными реалиями. Если спуститься на грешную землю, то всё маленько иначе. Любая реальная конструкция должна обладать комплексом заданных свойств и исходя из этих свойств подбираются соответствующие материалы. Где-то нужен уголь, где-то стекло, где-то сталь, где-то резина...
Именно это я и пытаюсь донести. Утрируя, если вместо резины вы попытаетесь засунуть высокомодульный углекомпозит, ничего хорошего из этого не выйдет.
А у нас, как обычно, начитаются статеек, "О, карбон, это круто!" и ну совать его везде. Не удивлюсь, если уже и фалоимитаторы "карбоновые" делают (страшно легкие, жутко прочные, и такие тёплые - можно даже лизнуть на морозе) .
Но спешу разочаровать, "модников", наноматериалы ещё круче. Хотя, и тут углерод рулит - углеродные нанотрубки, это сущая "пестня". Прочность на разрыв такой штуки просто катастрофическая - все мегапаскали зашкаливают. Такая, что ещё никто ещё не изобрёл разрывной машины, способной её порвать.
Только это всё по секрету, ибо страшную буржуинскую тайну знаем только мы с Чубайсом .

Это всё, конечно, шутки юмора, а если серьёзно, дискуссия возможна только при обоюдном понимании сути вопроса, чего я пока не наблюдаю. На форуме есть пара-тройка человек, с которыми я был бы готов подискутировать на эту тему, но проблема в том, что нету повода. То, что я тут безуспешно пытаюсь донести, известно любому-мало-мальски грамотному ниженеру-композитчику. Ну согласитесь, если земля шарообразная, грамотные люди об этом знают. Элипсоид она, невыраженный тороид, их комбинация, или геоид, уже зависит от степени приближения и есть повод для дискуссии, от какой модели лучше отталкиваться в конкретном случае. А если человек говорит, что земля плоская и в доказательство приводит несколько правильных цифер, то смысл с ним спорить? Нужно отправлять в школу, потом в институт, учить матчасть.

З.ы.
Вот сейчас увидел, кем работаете. Тогда вдвойне не понятно, зачем подливаете масло в костёр мифотворчества. Уж кому, как не Вам должны быть известны нюансы работы композитов. Вы же прекрасно знаете, что углепластик, это типичный пример переармированной конструкции и чем это грозит в случае превышения допустимых нагрузок... Вы же должны знать механизмы разрушения - что, как почему, чем адгезионное разрушение отличается от когезионного и межслойного, что из этого вытекает. Вы же, в отличии от многих, отличаете прочность на изгиб, сдвиг и кручение от ударной прочности, знаете механизмы их достижения. Знаете отличие теоретической прочности на растяжение элементарного волокна от реальной нити, чем они отличаются и с чем это связано. Знаете, отличие работы тонких оболочек от структурных композитов. Знаете отличие работы сэндвичей от сверхпрочных сэндвичей. Знаете виды и различия конструкций сверхпрочных сэндвичей, их работу на уровне конструкции, макроуровне и микроуровне. Вы же прекрасно знаете, что жёсткость плоского листа из аксиально армированного высокомодульного стеклокомпозита в направлении армпрования может превышать аналогичную при низкомодульном углеродном тканевом армировании, причём с выигрышем по всем остальным прочностным характеристикам. А если добавить к этому структуру... Т.е. решающее значение имеет сбалансированность компонентов и конструкция. Ну и?

Как можно говорить о несовместимости стекла и углерода в одной конструкции? Ну разные КТР у стекла и углерода, и что из этого вытекает? У арамида и углерода тоже разные КТР. Это же не значит автоматически, что применение смесовых тканей бесполезно и вредно. У полимерной матрицы и армирующих волокон тоже разные КТР. Кто отменяет напряжения в межфазном слое при колебаниях температуры углеродного композита, на порядок превышающие аналогичный у стекла при прочих равных? Давайте опустимся на уровень ниже и рассмотрим микромодификацию матрицы в межфазном слое, её зависимость от модульности элементарного волокна, плотности упаковки, степени параллельности волокон и как всё это влияет на работу композита на макроуровне, в т.ч. при температурных колебаниях. Давайте вспомним, раз уж речь зашла о температуре, отличия работы углеродных, смесовых и стеклокомпозитов при низких температурах и что происходит с переармированной конструкцией при критической температуре охрупчивания полимера.

Ну, собственно, можно долго растекаться мыслию по древу, задавая риторические вопросы. Все эти буквы к тому, что не пристало специалисту выносить категорические суждения по таким тонким вопросам. Может Вы и имели в виду другое, но форум-то читают участники с очень разным уровнем подготовки, и выводы они делают исходя из своих порой весьма смутных представлений о вопросе. Поэтому формулировать нужно максимально однознаяно, с оглядкой, оговормами и сносками.

Собственно, возвращаясь к нашим баранам, а точнее, к авиамоделированию, мне по-прежнему далеко не очевидно преимущество угля применительно к моделям, испытывающим критические ударные нагрузки при падениях. Это относится как к основным силовым несущим элементам, так и к защите основных узлов и агрегатов. Можно, конечно, концептуально организовать защиту, исходя из хрупкого разрушения конструкций (что выгодно производителям запасных частей), но с точки зрения конечного пользователя, оптимальный баланс жесткости, ударопрочности, массы и стоимости достижим именно с широким применением структурных стеклокомпозитов