Aéronautique et Espace

Les conditions d’exploitation comprennent l’exposition aux carburants, aux produits chimiques de dégivrage et aux lubrifiants. Les variations de températures extrêmes, les contraintes élevées et les charges de support, ainsi que la nécessité d’une isolation thermique, d’une isolation électrique et d’une transparence ou d’un blindage EMI/RFI, font partie des nombreux défis à relever pour définir le matériau optimal pour les composants d’aéronefs.

Ces critères de performance pour les conceptions de précision des composants d’aéronefs représentent une toile de fond idéale pour les produits polymères à ultra-hautes performances de Drake. Parmi les plastiques destinés aux applications aéronautiques, nos matériaux Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS, Ultem PEI et AvaSpire PAEK offrent aux ingénieurs aéronautiques des propriétés des materiaux supérieures dans différentes combinaisons pour satisfaire aux exigences de performance d’une gamme variée de composants. Tous ces matériaux polymères offrent des niveaux uniques de résistance mécanique et de résistance à la température, de résistance chimique, de performances en matière de palier et d’usure, d’isolation thermique et de propriétés d’isolation électrique, afin de répondre de manière approprié et efficace à des exigences précises.

Dans les applications d’aérostructure, le Torlon PAI et le PEEK fournissent la haute résistance et l’isolation thermique pour une performance fiable dans les renforts pour les panneaux composites, y compris les points durs, les isolateurs thermiques et les fixations. Les composants des paliers et de l’usure tirent également parti des grades résistants à l’usure des polymères à ultra-hautes performances pour la résistance, la longévité et la précision de fonctionnement.

À titre d’exemple, les bagues de porte de blocage fabriquées à partir de Torlon PAI démontrent comment ce polymère à ultra-hautes performances se comporte dans les composants critiques d’un avion dans des conditions extrêmes de température et de charge. Les portes des inverseurs de poussée créent la force inverse qui ralentit les avions à réaction lors de l’atterrissage. Les bagues fixées à l’ensemble des charnières de la porte jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement précis de ces portes. Le Torlon 4301 PAI s’est montré à la hauteur des exigences. Les bagues fabriquées à partir de cette qualité de PAI conservent leur résistance et leur stabilité à des températures allant de -40° à 260°C), et elles présentent une faible usure par frottement lorsqu’elles fonctionnent sans lubrification.

Les composants utilisés dans les actionneurs et les commandes, la gestion thermique et de l’énergie, les capteurs, la protection des câbles et d’autres applications de systèmes et de soutien s’appuient sur les polymères haute performance de Drake pour un mélange différent de propriétés. C’est également le cas dans les applications d’intérieur de cabine pour les sièges, les systèmes de refroidissement, les systèmes d’oxygène, l’éclairage, les systèmes d’évacuation par aspiration et les équipements de manutention du fret. Le Torlon PAI, l’Ultem PEI et le PEEK associent la légèreté et la résistance à haute température à la stabilité dimensionnelle et à l’isolation thermique et électrique nécessaires à ces pièces de précision.

Dans les composants du système de propulsion, le PAI et le PEEK de Torlon combinent une résistance chimique et mécanique exceptionnelle avec l’avantage supplémentaire de la réduction du poids un objectif omniprésent dans la conception des avions. Leur polyvalence d’application peut également contribuer à la conception de systèmes innovants qui réduisent le poids et le coût.

Les ingénieurs de Boeing, par exemple, ont déterminé que faire passer les conduites hydrauliques à travers les réservoirs de carburant plutôt qu’autour d’eux permettrait de réduire considérablement le poids de leur avion en composite. Le défi était que les lignes hydrauliques devaient être isolées avec un matériau capable de résister à des quantités substantielle d’énergie thermique et électrique. Le Torlon 4203 PAI a fourni la solution. Sa conductivité thermique extrêmement faible isole l’énergie thermique entre la cloison et le composite. Il empêche également la formation d’arcs électriques et maintient sa résistance aux températures exigées par les applications -40° à 177°C.

Drake Plastics est un spécialiste reconnu des polymères à ultra-hautes performances. Nos décennies d’expérience de collaboration ont aidé les ingénieurs à développer la sélection de matériaux et des solutions dans la fabrication de pièces pour de nombreux défis d’application aéronautique tels que ceux-ci.

• Les isolants en Torlon 4203, PEEK, et en Torlon 5030 renforcé de verre, GF PEEK et Ryton R-4 PPS offrent d’excellentes propriétés de barrière électrique. Les grades Torlon PAI et PEEK non renforcés offrent la plus faible conductivité thermique pour une isolation thermique optimale.
• Les engrenages sectoriels en Torlon 4203 moulé par injection déplacent sans problème les aubes directrices d’entrée dans les turbines à gaz.
• Des connecteurs de batterie en PEEK renforcé à 30 % fibre de verre assurent l’isolation électrique des systèmes de propulsion.
• Les bagues de porte d’inverseur en Torlon 4301 survivent à des charges élevées et à des excursions à 260°C et résistent à l’usure sans lubrification.
• Les vis en Torlon 4203 offrent une grande résistance, une transparence EMI/RFI et un poids réduit par rapport aux fixations métalliques.
• Les boîtiers d’éclairage externes en Torlon PAI et PEEK renforcés conservent leurs dimensions aux températures extrêmes et résistent aux dommages causés par les déversements de carburant et les dégivreurs.
• Les raccords de carburant et d’air usinés à partir de Torlon 4203 Seamless Tube® prolongent l’autonomie des avions de combat.
• Les blocs de jonction en Ultem 2300 renforcé de fibres de verre présentent la stabilité dimensionnelle et les propriétés électriques nécessaires à la fiabilité des générateurs embarqués.

Les niveaux de radiation dans l’espace sont une autre considération clé liée à la performance à long terme des polymères dans ces applications. Alors que de nombreux matériaux se fragilisent, il est prouvé que le PAI, le PEEK et le PEI Ultem de Torlon ont une bien meilleure résistance à la dégradation des propriétés, même à des niveaux élevés d’exposition à l’irradiation.

C’est ce que confirme un rapport de l’American Composites Manufacturing Learning Center, qui a mené des tests pour déterminer comment les radiations pouvaient dégrader les propriétés physiques d’un groupe complet de thermoplastiques. Les tests ont été effectués à des niveaux d’exposition de 10³ à 10⁹ rads. Le Torlon 5030 PAI à haute résistance, un polymère renforcé à 30 % par du verre, extrudé en demi produits et usiné en pièces par Drake Plastics, a conservé le niveau requis de propriétés mécaniques pour passer les tests de manière satisfaisante à¹⁰⁹ rads, le niveau d’exposition le plus élevé des procédures de test. Le Victrex PEEK, un autre polymère transformé par Drake Plastics en 1/2 produit de haute performance , en pièces usinées et moulées, a également réussi le test soumis à10⁹ rads. Le PEI Ultem 2300 renforcé à 30 % de verre, que Drake fournit dans ses configurations uniques et efficaces Seamless Tube usinables, a démontré une rétention impressionnante des propriétés à10⁸ rads.

Un autre avantage significatif du Torlon PAI et du PEEK par rapport à de nombreux autres polymères pour les applications spatiales est qu’ils atténuent les problèmes de dégazage dans les environnements en apesanteur. Sur la base de tests approfondis, des grades spécifiques de ces deux polymères sont qualifiés de matériaux à faible dégazage avec des niveaux de perte de masse totale (TML) inférieurs à 1 % et un CVCM (Collected Volatile Condensable Material) inférieur à 0,1 %. Les matériaux thermoplastiques présentant ces faibles niveaux sont particulièrement importants dans de nombreuses applications aérospatiales critiques pour éviter la contamination attribuée au dégazage dans les environnements à haute pression a vide. La NASA inclut les grades sélectionnés de Torlon PAI et PEEK et les détails de leurs résultats de test dans sa liste de matériaux à faible dégagement gazeux que l’agence maintient pour les applications dans les vaisseaux spatiaux.

Un autre facteur convaincant derrière l’utilisation du PAI et du PEEK de Torlon dans les applications aérospatiales est leur capacité à conserver leur ténacité et leur ductilité aux températures cryogéniques que les composants critiques subissent dans cet environnement. Étant donné le risque d’impact accidentel dans les espaces de travail restreints, les températures froides extrêmes et les conditions d’apesanteur de l’espace, la résistance à la rupture figure en bonne place sur la liste des priorités de performance des matériaux utilisés dans les composants, les outils, les conduites de liquide et de gaz, les raccords et autres applications.

Avec leur liste qui n’arrete pas de croître avec des applications réussies, le Torlon PAI, le PEEK, le Ryton R-4 PPS, le PEEK HT haute température et le Ultem PEI prouvent leur valeur en tant que matériaux légers et fiables de haute performance pour les composants d’engins spatiaux. La gamme complète de matériaux polymères légers de Drake Plastics offre aux ingénieurs la possibilité de choisir la combinaison optimale de résistance, de stabilité, de propriétés de roulement et d’usure, ainsi que de résistance chimique et thermique, la mieux adaptée aux exigences de leurs applications. En particulier, la ténacité des polymères PAI et PEEK de Torlon à des températures cryogéniques, associée à leurs faibles qualités de dégazage et à leur résistance à la dégradation des propriétés en cas d’exposition à des niveaux élevés de radiation, en a déjà fait les matériaux préférés pour une grande variété de composants aérospatiaux.

• Les engrenages sectoriels en Torlon 7130, très résistants et indéformables, servent à déployer les panneaux solaires des satellites.
• Les isolants en Torlon 4203 et PEEK constituent d’excellentes barrières thermiques et électriques.
• Les pièces de fixation en Torlon PAI et PEEK permettent de tout fixer, des antennes aux fenêtres, en passant par les conduites de fluides et de gaz et les panneaux d’isolation.
• Les attaches et les vis en Torlon 4203 résistent à la dégradation due à l’exposition a l’irradiation, conservent une grande solidité et sont plus légères que celles fabriquées en métal.
• Les composants matériels des satellites en Ultem PEI offrent une grande résistance et un blindage EMI/RFI.
• Les cales d’usure en PEEK et Torlon PAI maintiennent la fonctionnalité des systèmes de propulsion des satellites en orbite.
• Les joints de soupape d’oxydation et les bagues des moteurs de fusées comptent sur la résistance chimique, la solidité et la stabilité dimensionnelle du Torlon 4301 dans des conditions extrêmes.