Жодних дротів: США почали 3D-друк дронів з вбудованою в корпус електропроводкою

Компанія Continuous Composites отримала контракт ВМС США Phase II SBIR на новий підхід до виробництва БПЛА. Компанія розроблятиме композитні компоненти літальних апаратів, здатні передавати електроенергію через провідники, вбудовані безпосередньо всередину їхніх конструкцій. Ця робота може скоротити кількість проводів і роз’ємів, які наразі необхідні в безпілотних літальних апаратах. Вона також має на меті перетворити конструктивні компоненти на активні частини електричної системи літака.

Continuous Composites використовуватиме для цього проєкту свій процес CF3D. Ця технологія виробництва передбачає нанесення безперервного армувального матеріалу під час 3D-друку. Такий підхід дає інженерам більше контролю над тим, як матеріали розташовуються всередині готового композитного компонента. Він також створює можливості для інтеграції електричних функцій безпосередньо під час виробничого процесу.

Провідники стають конструктивними елементами

Робота, яку фінансують ВМС США, розвиває результати демонстрацій, проведених під час Phase I. Інженери виготовили панелі, армовані скловолокном, із провідними елементами, надрукованими безпосередньо всередині композиту. Ці випробування включали мідні дроти та волоконно-оптичні компоненти. Механічні випробування мали визначити, чи послаблюють додані матеріали отримані конструкції.

На етапі Phase II концепцію буде розширено до електричних шляхів більшої потужності. Інженери досліджуватимуть, як такі шляхи можна інтегрувати в компоненти, які повинні витримувати експлуатаційні навантаження. На цьому етапі особливо важливим стане розміщення матеріалів. Провідникам необхідна електрична ізоляція, яка водночас не створюватиме слабких місць усередині композиту.

Простіша архітектура БПЛА

Команда випробовуватиме виробничий процес на рівні зразків матеріалу та малорозмірних конструкцій. Ці експерименти мають показати, яку кількість електричних функцій інженери зможуть інтегрувати в несучі компоненти. Потенційна користь виходить далеко за межі простого усунення кількох дротів. Конструктори літальних апаратів можуть отримати більше свободи під час розміщення електричних систем усередині компактних конструкцій БПЛА.

Польове технічне обслуговування також може отримати переваги. Потенційно пошкоджені компоненти можна буде замінювати, не втручаючись в окремі дротові системи, прокладені всередині фюзеляжу. Це важливо для військових БПЛА, які працюють в умовах, де час ремонту та надійність можуть безпосередньо впливати на готовність до виконання завдань. Менша кількість відкритих з’єднань також може знизити ймовірність електричних пошкоджень під час технічного обслуговування.

Програма Phase II триватиме 30 місяців. Протягом цього періоду інженери зосередяться на матеріалах, валідації виробництва та інтеграції вбудованих провідників.

Попереду повномасштабна демонстрація

Після дослідницького етапу передбачено опцію продовження на один рік. Вона може підтримати системну демонстрацію з використанням функціонального компонента. Така демонстрація стане важливою перевіркою того, чи зможе виробнича концепція вийти за межі лабораторних конструкцій малого масштабу. Довгострокова мета полягає в тому, щоб наблизити технологію до практичного застосування у військових БПЛА.

Ініціатива ВМС США вписується в ширший курс Пентагону на зменшення складності військових платформ. Багатофункціональні композити можуть стати одним зі способів досягнення цієї мети без необхідності розглядати кожну функцію літака як окрему підсистему.

Джерело: Interesting Engineering