Titano ir titano lydinių taikymo nepilotuojamose orlaiviuose (UAV) tyrimai

 1.1 Tyrimo pagrindas ir reikšmė

Sparčiai vykstant pasaulinei technologinei plėtrai, mažo{0}}aukštumo ekonomika, kaip besiformuojanti pramonė, tapo esminiu ekonomikos augimo ir novatoriškos plėtros varikliu. Nuo tada, kai 2021 m. buvo įtraukta į nacionalinę strategiją, žemo-aukščio ekonomika išlaikė spartų vystymosi tempą, kurį lėmė ir technologinės naujovės, ir politikos parama. Kinija išaiškino mažo{5} aukštumos ekonomikos pramonės kryptį, taikydama daugybę politikos krypčių, pvz., „Nacionalinio visapusiško trijų{6}} transporto tinklo planavimo metmenų“. Vietos valdžia taip pat aktyviai reagavo; Pavyzdžiui, Šendženas ėmėsi iniciatyvos išleidžiant „Žemo{8}}aukštumos ekonomikos pramonės skatinimo reglamentą“ ir įsteigė pirmąją šalyje žemo{9} aukščio ekonomikos demonstravimo zoną, sukurdama palankią politinę aplinką pramonės plėtrai.

Kaip pagrindinis mažo{0} aukščio ekonomikos vežėjas, UAV vaidina vis svarbesnį vaidmenį tokiose srityse kaip gelbėjimas avariniu būdu, žemės ūkio augalų apsauga ir logistika bei platinimas. Pagal avarinius gelbėjimo scenarijus UAV gali greitai pasiekti nelaimės ištiktas zonas,{2}}kad būtų galima atlikti nelaimės žvalgybą ir pristatyti medžiagas, laiku ir veiksmingai palaikydami gelbėjimo operacijas. Žemės ūkio augalų apsaugos srityje UAV leidžia efektyviai purkšti pesticidus ir stebėti pasėlius, o tai žymiai pagerina žemės ūkio gamybos efektyvumą. Logistikos ir platinimo srityse UAV gali pažeisti geografinius apribojimus, kad būtų galima greitai ir tiksliai pristatyti prekes, ypač parodydamos pranašumus atokiose vietovėse ir{5}}spūstyje apkrautuose regionuose.

Nuolat atnaujinant taikomųjų programų poreikius, UAV našumui keliami aukštesni reikalavimai. Tradicinės UAV medžiagos, pvz., aliuminio lydiniai, turi tam tikrą stiprumo ir lengvumo lygį, tačiau pasižymi atsparumu korozijai ir našumu aukštoje{1}}temperatūroje. Anglies pluošto kompozitai, nors ir pasižymi dideliu stiprumu ir mažu tankiu, turi silpną trapumą, nepakankamą atsparumą smūgiams ir dideles gamybos sąnaudas. Šie apribojimai riboja UAV taikymo plėtrą sudėtingose ​​aplinkose ir specialiose užduotyse.

Titanas ir titano lydiniaipasirodė kaip ideali medžiaga UAV našumui pagerinti dėl savo puikių savybių. Titano lydiniai, kurių tankis yra maždaug 4,51 g/cm³, ty tik 60 % plieno tankio, gali veiksmingai sumažinti UAV svorį, pagerindamas skrydžio efektyvumą ir ištvermę. Jų tempiamasis stipris viršija 900 MPa, gerokai pranokdamas daugelio legiruotų konstrukcinių plienų, užtikrinančių UAV konstrukcinį stabilumą. Drėgnoje atmosferos ir jūros vandens aplinkoje titano lydiniai pasižymi išskirtiniu atsparumu korozijai, pranašesniu už nerūdijantį plieną, o tai gali žymiai pailginti UAV tarnavimo laiką atšiaurioje aplinkoje. Puikus jų veikimas žemoje-temperatūroje leidžia UAV išlaikyti geras mechanines savybes žemoje ir itin-žemoje temperatūroje, o tai išplečia UAV taikymo sritį.

Šis tyrimas turi svarbią teorinę ir praktinę reikšmę medžiagų pritaikymo naujovėms mechaninės gamybos srityje ir UAV pramonės atnaujinimui. Teoriškai, nuodugnus titano ir titano lydinių panaudojimo UAV tyrinėjimas{1}}padeda praturtinti teorinę tarpdisciplininės medžiagų mokslo ir mechaninės gamybos integracijos sistemą, suteikiant teorinę paramą naujų medžiagų taikymui aviacijos srityje. Praktiškai panaudojus titano ir titano lydinių potencialą UAV gamyboje, galima optimizuoti našumą ir novatorišką UAV produktų kūrimą, sumažinti gamybos sąnaudas, pagerinti gamybos efektyvumą, padidinti Kinijos UAV pramonės konkurencingumą tarptautinėje rinkoje ir dar labiau padidinti žemo-aukštio ekonomikos klestėjimą.

 1.2 Vidaus ir užsienio mokslinių tyrimų būklė ir plėtros tendencijos

Pastaraisiais metais buvo padaryta didelė pažanga naudojant titano lydinius UAV. Vidaus rinkoje DJI, UAV pramonės lyderis, 2024 m. Zhuhai oro parodoje pristatė „Typhoon Hunter“ titano lydinio UAV, pritraukdamas platų dėmesį. Šis UAV, specialiai sukurtas ekstremalioms oro sąlygoms, turi titano -anglies pluošto kompozitinius rotorius, kurių atsparumas nuovargiui padidėja 50 %, svoris sumažėja 35 %, o ištvermė pailgėja iki 120 minučių, palyginti su tradiciniais rotoriais. Taip pat buvo pasiektas stulbinantis stabilaus skrydžio rekordas esant -17 lygio vėjo slėgiui, suteikdamas naują gyvybingumą gelbėjimosi pagalbos įrangos atnaujinimui taifūnų sezonais ir žemo{15}}aukštio ekonomikos plėtrai. SF Express logistikos UAV SF-500 TC4 titano lydinio pritaikymas fiuzeliažo pagrindinei sijai sumažino bendrą svorį 28 %, o energijos sąnaudas vienam skrydžiui – 15 %, efektyviai pagerino logistikos ir paskirstymo efektyvumą ir ekonomiškumą.

Taip pat yra sėkmingų užsienio titano lydinio UAV atvejų. Kai kurie gerai žinomi UAV gamintojai palaipsniui pradėjo naudoti titano lydinio medžiagas į aukščiausios klasės-produktus, skirtus pagrindinių konstrukcinių komponentų gamybai, kad padidintų UAV patikimumą ir ilgaamžiškumą sudėtingose ​​aplinkose. Kalbant apie mokslinių tyrimų pasiekimus, naujasis Ti-5321 titano lydinys, kurį sukūrė Kinijos mokslų akademijos Metalų tyrimų institutas, pasižymi 60 % didesniu atsparumu lūžiams ir 2,3 karto ilgesniu nuovargio tarnavimo laiku nei tradicinis TC4. Jis išlaikė COMAC tinkamumo skraidyti sertifikatą ir planuojamas naudoti EHang Intelligent ketvirtos kartos pilotuojamų orlaivių struktūroje, kuri, kaip tikimasi, skatins pilotuojamų orlaivių eksploatacines savybes. Xi'an Sailong elektronų pluošto lydymosi (EBM) technologija padarė proveržį, padidindama titano lydinio dalių spausdinimo greitį iki 120 cm³/h, o tai žymiai sutrumpino gamybos ciklą. Tam tikro tipo UAV važiuoklės gamybos ciklas sutrumpintas nuo 72 valandų iki 22 valandų, todėl atsirado naujas požiūris į greitą titano lydinio komponentų gamybą.

Šiuo metu vidaus ir užsienio moksliniai tyrimai daugiausia orientuoti į dvi kryptis: pirma, našumo optimizavimas, kuriuo siekiama toliau tobulinti visapusiškas titano lydinių savybes, tokias kaip stiprumas, kietumas ir atsparumas korozijai, naudojant lydinio sudėties dizainą ir mikrostruktūros reguliavimą, kad atitiktų griežtus UAV reikalavimus įvairiuose taikymo scenarijuose; antra, procesų naujovės, kuriose tiriamos naujos apdorojimo ir gamybos technologijos, tokios kaip 3D spausdinimas ir izoterminis kalimas, siekiant pagerinti titano lydinio komponentų gamybos tikslumą ir gamybos efektyvumą bei sumažinti išlaidas. Nepaisant tam tikrų pasiekimų, tyrimų spragų vis dar yra. Pavyzdžiui, titano lydinių ir kitų medžiagų sudėtinių procesų tyrimų nepakanka, o kaip pasiekti tobulą titano lydinių ir anglies pluošto derinį, kad būtų visiškai išnaudoti atitinkami jų pranašumai, dar reikia toliau tirti. Be to, reikia patobulinti atitinkamas titano lydinių perdirbimo ir pakartotinio naudojimo technologijas ir sistemas, kad būtų galima užtikrinti tvarų išteklių naudojimą ir ekologišką pramonės plėtrą. Ateityje, nuolat tobulėjant technologijoms ir atliekant nuodugnius tyrimus, tikimasi, kad titano lydiniai atvers platesnes taikymo galimybes UAV srityje.

 1.3 Tyrimo turinys ir metodai

Šiame dokumente bus nagrinėjamos titano ir titano lydinių medžiagų savybės kaip įėjimo taškas, siekiant išsamiai ir{0}}išsamiai ištirti jų taikymą UAV srityje. Pirma, bus sistemingai analizuojamos pagrindinės titano ir titano lydinių savybės, pvz., tankis, stiprumas, atsparumas korozijai ir žemos temperatūros veikimas, ištirta, kaip šios savybės atitinka UAV reikalavimus skrydžio charakteristikų, struktūrinio stabilumo ir prisitaikymo prie aplinkos požiūriu, ir išaiškinti unikalius jų pranašumus UAV taikymuose.

Daugiausia dėmesio skiriant taikymo scenarijams, šiame dokumente bus nagrinėjamas konkretus titano ir titano lydinių pritaikymas tipiškose UAV taikymo srityse, tokiose kaip gelbėjimas avarinėje situacijoje, žemės ūkio augalų apsauga ir logistika bei platinimas. Atlikus atvejo analizę, jis apibendrins taikymo poveikį, iššūkius ir sprendimus įvairiuose scenarijuose, suteikdamas praktinį pagrindą tolesniam taikymo išplėtimui. Tyrimai taip pat apims titano ir titano lydinių apdorojimo technologijas UAV gamyboje, įskaitant liejimą, kalimą, apdirbimą ir naujas 3D spausdinimo technologijas. Joje bus analizuojama skirtingų procesų įtaka titano ir titano lydinių veikimui ir dalių tikslumui bei tiriama, kaip optimizuojant procesą pagerinti gamybos efektyvumą, sumažinti sąnaudas ir užtikrinti gaminio kokybę.

Šiame tyrime bus naudojami keli metodai. Literatūros tyrimo metodas apims išsamią atitinkamų vietinių ir užsienio akademinių straipsnių, tyrimų ataskaitų, patentinių dokumentų ir kitos medžiagos peržiūrą, siekiant visapusiškai suprasti titano ir titano lydinių UAV srityje tyrimų būklę, taikymo pažangą ir plėtros tendencijas, suteikiant teorinį pagrindą ir ideologinius tyrimus. Atvejo analizės metodas atrinks tipinius atvejus, tokius kaip DJI „Typhoon Hunter“ titano lydinio UAV ir SF Express SF-500 logistikos UAV, kad būtų atlikta nuodugni jų dizaino koncepcijų, medžiagų pritaikymo, našumo ir praktinio taikymo efektų analizė, apibendrinant sėkmingą patirtį ir esamas problemas. Lyginamosios analizės metodas leis palyginti titano lydinių veikimą su tradicinėmis UAV medžiagomis, tokiomis kaip aliuminio lydiniai ir anglies pluoštas, išanalizuoti jų privalumus ir trūkumus pagal skirtingus eksploatacinių savybių rodiklius, išryškinti titano lydinių privalumus ir pateikti mokslinį pagrindą medžiagų pasirinkimui. Jis taip pat palygins titano lydinio komponentų našumą ir kainą taikant skirtingas apdorojimo technologijas, kad būtų pateikta nuoroda į proceso pasirinkimą.

 2.1 Didelio stiprumo ir mažo{1}}tankio savybių pritaikymas UAV lengvo svorio reikalavimams

Dėl didelio titano ir titano lydinių stiprumo ir mažo tankio jie yra ideali medžiaga UAV lengvam dizainui. Titano lydiniai, kurių tankis yra maždaug 4,51 g/cm³, ty tik 60 % plieno, gali išlaikyti aukštą stiprumą, o tempiamasis stipris viršija 900 MPa. Net kai kuriose pažangiose titano lydinio sistemose atsparumas tempimui gali siekti aukštesnį lygį ir gerokai pranokti daugelį legiruotų konstrukcinių plienų. Šis puikus stiprumo-ir-svorio santykis suteikia daug privalumų UAV dizainui ir našumo gerinimui.

Pavyzdžiui, DJI „Typhoon Hunter“ titano -anglies pluošto kompozitiniai rotoriai, naujoviškas dizainas, jungiantis titano lydinį ir anglies pluoštą, sumažina savisvorį 35 %, palyginti su tradiciniais rotoriais. Šis lengvas patobulinimas tiesiogiai reiškia reikšmingą ištvermės padidėjimą, pailgindamas UAV skrydžio laiką nuo pradinės trumpesnės trukmės iki 120 minučių. Praktikoje ilgesnė patvarumas reiškia, kad UAV gali aprėpti platesnį plotą ir gauti daugiau pagrindinės informacijos per vieną skrydžio misiją, o tai suteikia tvirtesnę duomenų palaikymą išankstiniam įspėjimui apie taifūną ir priimant sprendimus dėl gelbėjimo. Tuo tarpu lengvas dizainas gali efektyviai pagerinti UAV skrydžio greitį, leidžiantį jiems greičiau pasiekti tikslines vietas ir padidinti veiklos efektyvumą. Kalbant apie eksploatacinį lankstumą, dėl lengvesnio fiuzeliažo ir rotorių UAV lengviau reaguoja į kintančią padėtį ir kryptis skrydžio metu, todėl geriau prisitaiko prie sudėtingos ir kintančios skrydžio aplinkos.

Priešingai, tradicinės medžiagos, tokios kaip aliuminio lydinio rotoriai, nors ir tam tikru mastu atitinka kai kuriuos UAV veikimo reikalavimus, turi akivaizdžių atsparumo nuovargiui trūkumų. Kasdien naudojant UAV, rotoriai turi atlaikyti didelio-dažnio ir didelio{2}}intensyvumo jėgas. Aliuminio lydinio rotoriai yra linkę įtrūkti nuo nuovargio ir net lūžti po ilgo-naudojimo, o tai daro didelę įtaką skrydžio saugai ir UAV tarnavimo laikui. Dėl puikaus atsparumo nuovargiui titano lydiniai gali išlaikyti konstrukcijos vientisumą ir stabilumą tomis pačiomis eksploatavimo sąlygomis, labai sumažindami nuovargio sukeltų gedimų riziką ir suteikdami tvirtą UAV patikimo veikimo garantiją.

 2.2 Atsparumo korozijai privalumų pritaikymas sudėtingiems aplinkos eksploatavimo reikalavimams

Taikant praktinius UAV, jiems dažnai reikia susidurti su įvairiomis sudėtingomis ir atšiauriomis aplinkomis, tokiomis kaip drėgna jūrų aplinka, pramoninės zonos su chemine korozija ir pesticidų erozija žemės ūkio operacijose. Titano lydinių atsparumo korozijai pranašumas yra visiškai įrodytas tokiuose scenarijuose. Drėgnoje jūrinėje aplinkoje jūros vandenyje yra daug druskos ir kitų ėsdinančių medžiagų. UAV komponentai, pagaminti iš tradicinių medžiagų, tokių kaip aliuminio lydiniai ir paprastas plienas, yra labai jautrūs korozijai, todėl sumažėja konstrukcijos stiprumas ir sutrumpėja UAV tarnavimo laikas. Priešingai, titano lydiniai pasižymi puikiu jūros vandens atsparumu korozijai, nes jų paviršius gali sudaryti tankią oksido plėvelę, kuri veiksmingai apsaugo nuo tolesnės jūros vandens erozijos, todėl UAV gali stabiliai veikti jūrinėje aplinkoje.

Chemijos pramonėje UAV dažnai naudojami tikrinant ir stebint chemijos įrenginius, kuriuos reikia naudoti aplinkoje, kurioje yra korozinių dujų ir skysčių. Titano lydiniai pasižymi geru atsparumu įvairioms cheminėms medžiagoms, gali atlaikyti koroziją nuo įprastų stiprių rūgščių, tokių kaip sieros rūgštis, druskos rūgštis ir azoto rūgštis, taip pat stiprių bazių, tokių kaip natrio hidroksidas, užtikrina saugų ir patikimą UAV veikimą cheminėje aplinkoje. Pavyzdžiui, chemijos įmonėje naudoto titano lydinio UAV neparodė jokių akivaizdžių korozijos požymių ant titano lydinio komponentų atliekant ilgalaikius -cheminio patikrinimo darbus, užtikrinančius normalų įrangos veikimą ir duomenų rinkimo tikslumą bei tvirtą paramą saugiai įmonės gamybai.

Žemės ūkio augalų apsaugos srityje UAV turi dažnai liestis su korozinėmis medžiagomis, tokiomis kaip pesticidai, kuriems reikalingas didelis medžiagų atsparumas korozijai. XAG sukurti UAV su titano lydinio purškimo laikikliais išlaikė geras darbo sąlygas po ilgalaikio - pesticidų poveikio, o jų tarnavimo laikas pailgėjo 3 metais, palyginti su tradiciniais laikikliais. Tai ne tik sumažina ūkininkų įrangos keitimo išlaidas, bet ir pagerina žemės ūkio gamybos tęstinumą bei stabilumą, išvengiant eksploatavimo vėlavimų dėl įrangos gedimų ir užtikrinant savalaikę pasėlių apsaugą ir augimą.

Naujų superlydinių titano rėmų taikymas naftos chemijos tikrinimo scenarijuose taip pat pasiekė puikių rezultatų. Naftos chemijos pramonės darbo aplinka yra sudėtinga, aukšta temperatūra, aukštas slėgis ir įvairios korozinės terpės, todėl UAV medžiagų eksploatacinėms savybėms keliami griežti reikalavimai. Nauji superlydinio titano rėmai, pasižymintys puikiu atsparumu korozijai ir aukštai temperatūrai, gali stabiliai veikti tokioje atšiaurioje aplinkoje ir yra veiksmingos ir patikimos priemonės tikrinant naftos chemijos įrenginius. Didelės raiškos kameromis ir jutikliais aprūpinti UAV realiu-laiku gali visapusiškai stebėti įrangą, laiku aptikti galimus pavojus saugai ir užtikrinti saugią įmonių gamybą.

 2.3 Nuovargio ir atsparumo smūgiams pritaikymas ekstremalioms darbo sąlygoms

Kai UAV atlieka užduotis, ypač esant ekstremalioms darbo sąlygoms, tokioms kaip pagalba taifūno nelaimės atveju ir bandomieji skrydžiai plokščiakalnyje, jie turi turėti puikų nuovargį ir atsparumą smūgiams, kad būtų užtikrintas skrydžio stabilumas ir patikimumas. Šiuo atžvilgiu titano lydiniai puikiai susidoroja su iššūkiais, kuriuos sukelia ekstremalios darbo sąlygos. Pavyzdžiui, DJI UAV „Typhoon Hunter“, jis gali stabiliai skristi esant -17 lygio vėjo slėgiui, o tai priskiriama titano lydinio medžiagoms ir pažangiam konstrukciniam dizainui. Esant stipriam vėjui, UAV fiuzeliažas ir rotoriai turi atlaikyti didžiules vėjo jėgas ir aukšto dažnio vibracijas. Iš įprastų medžiagų pagaminti UAV dėl nuovargio yra linkę į struktūrinius pažeidimus, dėl kurių galima prarasti skrydžio kontrolę. Tačiau titano lydinių atsparumas nuovargiui leidžia išlaikyti struktūrinį vientisumą tokiomis atšiauriomis sąlygomis, užtikrinant normalų UAV veikimą.

Titano lydinių atsparumo smūgiams pranašumą galima intuityviai pamatyti atliekant lyginamuosius eksperimentus. Internete išplatintame bandomajame vaizdo įraše matyti, kad titaninis -fiuzeliažo UAV ir paprastas UAV buvo numesti iš 10 metrų aukščio vienu metu. Nusileidus paprastas UAV visiškai subyrėjo dėl išsibarsčiusių komponentų, o titano -fiuzeliažo UAV buvo tik šiek tiek paviršiaus įbrėžimų, o jo vidinė struktūra ir pagrindiniai komponentai liko nepažeisti, o tai rodo nuostabų atsparumą{5}}kritimui. Šis lyginamasis eksperimentas vaizdžiai iliustruoja puikų titano lydinių medžiagų UAV suteikiamą tvirtumą ir stabilumą, leidžiantį maksimaliai apsaugoti vidinę įrangą ir konstrukcijas bei sumažinti sugadinimo riziką atsitiktinio smūgio metu.

Pagal taifūno nelaimių pagalbos scenarijus UAV turi prasiskverbti į nelaimės ištiktas zonas,{0}}pučiant stipriam vėjui ir stipriai lyjant, kad būtų galima atlikti žvalgybą ir pristatyti gelbėjimo medžiagą. Dėl savo nuovargio ir atsparumo smūgiams titano lydinio UAV gali stabiliai skristi atšiauriomis meteorologinėmis sąlygomis, tiksliai gaudami informaciją apie nelaimės vietas realiuoju laiku ir suteikdami pagrindinį gelbėjimo komandų pagrindą. Tuo tarpu pristatydami gelbėjimo medžiagas jie gali geriau susidoroti su sudėtingomis vietovėmis ir oro srovėmis, užtikrindami tikslų medžiagų pristatymą nukentėjusiems žmonėms. Ekstremaliomis darbo sąlygomis, pvz., bandomaisiais skrydžiais, tokie veiksniai kaip žemas oro slėgis, žema temperatūra ir sudėtingas reljefas kelia griežtesnius UAV veikimo reikalavimus. Titano lydinio UAV žemoje-temperatūroje leidžia išlaikyti geras mechanines savybes žemoje-temperatūros aplinkoje, o jų nuovargis ir atsparumas smūgiams užtikrina skrydžio saugumą sudėtingoje vietovėje ir stiprios oro srovės sąlygomis, todėl jie gali sėkmingai atlikti bandomojo skrydžio užduotis plokščiakalnyje ir teikti atitinkamų mokslinių tyrimų ir taikomųjų programų duomenų palaikymą. Tai pažeidžia tradicinių UAV veikimo ribas tokiomis ekstremaliomis darbo sąlygomis ir išplečia UAV taikymo sritį.

 3.1 Taikymas pagrindiniuose struktūriniuose komponentuose - fiuzeliažas, rėmas ir važiuoklė

Titanas ir titano lydiniai atlieka pagrindinį vaidmenį UAV pagrindinėse konstrukcinėse dalyse, žymiai pagerindami bendrą UAV veikimą ir patikimumą. Tipiškas atvejis yra SF Express veikiantis SF-500 logistikos UAV, kurio fiuzeliažo pagrindinė šviesa pagaminta iš TC4 titano lydinio. Ši naujoviška priemonė pasiekė reikšmingą svorio mažinimo efektą, sumažindama bendrą svorį 28%. Svorio sumažinimas tiesiogiai lemia reikšmingą energijos suvartojimo sumažėjimą, o vieno skrydžio energijos suvartojimas sumažėja 15 %, o tai labai sumažina eksploatavimo išlaidas ir pagerina UAV logistikos ir paskirstymo efektyvumą. Šis dėklas visiškai parodo didelį titano lydinių potencialą realizuoti lengvą UAV ir pagerinti energijos panaudojimo efektyvumą.

Baoji Titanium Industry sukurta izoterminio kalimo technologija pasiekė proveržį gaminant Chengdu JOUAV CW-30H UAV rėmus. Taikant šią technologiją, TC11 titano lydinio lakštų išeiga padidėjo nuo 78% iki 93%, o gamybos savikaina sumažėjo 25%. Dar svarbiau, kad maksimali UAV keliamoji galia padidėjo nuo 30 kg iki 42 kg, o tai 40 % pagerino efektyvią keliamąją galią. Tai leidžia CW-30H UAV gabenti daugiau įrangos ir medžiagų atliekant tokias užduotis kaip žvalgymas ir žemėlapių sudarymas bei tikrinimas, atitinkantis sudėtingų UAV užduočių apkrovos reikalavimus.

Titano lydinio rėmai pasižymi puikiu atsparumu oro sąlygoms tokiose srityse kaip jūrų inžinerija ir aplinkos stebėjimas. Jūrų inžinerijoje UAV turi veikti atšiaurioje jūros aplinkoje, kurioje yra daug drėgmės ir daug druskos. Rėmai, pagaminti iš tradicinių medžiagų, yra jautrūs jūros vandens korozijai ir jūros vėjo erozijai, todėl sumažėja konstrukcijos stiprumas ir daromas poveikis normaliam UAV veikimui. Priešingai, dėl puikaus atsparumo korozijai titano lydinio rėmai gali išlaikyti stabilų konstrukcinį veikimą jūrinėje aplinkoje, užtikrinant saugų skrydį ir patikimą UAV veikimą. Aplinkos stebėjimo srityje UAV gali tekti atlikti užduotis esant sudėtingoms aplinkos sąlygoms, tokioms kaip aukšta temperatūra, didelė drėgmė ir stipri ultravioletinė spinduliuotė. Titano lydinio rėmai gali prisitaikyti prie šios atšiaurios aplinkos, užtikrindami UAV struktūrinį vientisumą, suteikdami stabilią platformą aplinkos stebėjimo darbams bei užtikrindami stebėjimo duomenų tikslumą ir patikimumą.

 3.2 Taikymas pagrindiniuose funkciniuose komponentuose - Rotoriai, varikliai ir tvirtinimo detalės

Titano ir titano lydinių panaudojimas pagrindiniuose funkciniuose UAV komponentuose davė kokybinį UAV veikimo šuolį. DJI „Typhoon Hunter“ UAV titano -anglies pluošto kompozitiniai rotoriai yra naujoviškų medžiagų pritaikymo modelis. Palyginti su tradiciniais rotoriais, šių kompozitinių rotorių atsparumas nuovargiui yra geresnis 50 %. UAV skrydžio metu rotoriai turi atlaikyti didelio-dažnio ir didelio{6} intensyvumo jėgas, ypač esant atšiaurioms meteorologinėms sąlygoms, tokioms kaip stiprus vėjas ir smarkios liūtys, kai rotorių apkrova yra didesnė. Tradiciniai rotoriai yra linkę įtrūkti nuo nuovargio ir net lūžti po ilgalaikio-naudojimo, o tai daro didelę įtaką skrydžio saugai. Tačiau dėl puikaus atsparumo nuovargiui titano-anglies pluošto kompozitiniai rotoriai gali išlaikyti stabilias darbo sąlygas ekstremaliomis sąlygomis, labai sumažindami nuovargio sukeltų gedimų riziką ir užtikrindami UAV skrydžio saugumą atšiaurioje aplinkoje. Šių kompozitinių rotorių savaiminis-svoris sumažintas 35 %, o dėl šios lengvos konstrukcijos UAV patvarumas prailgėja iki 120 minučių, o tai beveik padvigubina, palyginti su tradiciniais rotoriniais UAV. Ilgesnė patvarumas reiškia, kad UAV gali aprėpti platesnę sritį ir gauti daugiau pagrindinės informacijos per vieną skrydžio misiją, o tai suteikia tvirtesnę duomenų palaikymą išankstinio taifūno įspėjimo ir gelbėjimo sprendimų priėmimui.

XPeng HT X3 pilotuojamų orlaivių variklio turbinos mentės pagamintos iš TA15 titano lydinio, pasiekęs didelį atsparumo temperatūrai proveržį, galintį atlaikyti aukštesnę nei 600 laipsnių temperatūrą. Ši funkcija labai svarbi ilgiems-bandomiesiems orlaivio skrydžiams ekstremaliose aplinkose, pvz., plynaukštėse. Plokštumos zonose dėl plono oro varikliai turi dirbti esant aukštesnei temperatūrai ir aukštesnei slėgiui, todėl turbinų menčių atsparumui aukštam{6}}temperatūrai keliami itin aukšti reikalavimai. TA15 titano lydinio turbinų mentės gali išlaikyti geras mechanines savybes ir struktūrinį stabilumą aukštoje -temperatūroje, užtikrindamos efektyvų variklių veikimą, užtikrindamos patikimą ilgalaikių XPeng HT X3 pilotuojamų orlaivių bandomųjų skrydžių{10}}plokštumos garantiją ir skatindamos pilotuojamų orlaivių taikymą ir plėtrą sudėtingose ​​aplinkose.

Kinijos aviacijos ir kosmoso mokslo ir pramonės korporacijos sukurtos TA18 titano lydinio tvirtinimo detalės sveria tik 0,8 gramo, tačiau gali atlaikyti 1 200 kg šlyties jėgą, o tai rodo nuostabų stiprumo -svorio{4}} santykį. Šios miniatiūrinės didelio{6}}tvirtumo tvirtinimo detalės buvo masiškai-pritaikytos Aerofugia skraidančių automobilių vyrių sistemoje, visiškai atspindinčios titano lydinių pritaikomumą miniatiūriniuose didelio{8}}stiprumo komponentuose. Taikant tokius scenarijus kaip skraidantys automobiliai, kuriems keliami itin aukšti komponentų tikslumo ir stiprumo reikalavimai, TA18 titano lydinio tvirtinimo detalės gali atitikti griežtus veikimo reikalavimus, užtikrindamos vyrių sistemos patikimumą ir stabilumą bei skraidančių automobilių saugumą skrydžio ir vairavimo metu.

 3.3 Taikymas specialioje vietoje-Konkretūs komponentai - Augalų apsaugos laikikliai ir tikrinimo įranga

Esant ypatingam scenarijui, specifiniai UAV{0}}komponentai turi turėti specialių savybių, kad galėtų prisitaikyti prie sudėtingos ir atšiaurios darbo aplinkos, o titanas ir titano lydiniai šiuo atžvilgiu turi unikalių pranašumų. XAG žemės ūkio UAV naudoja titano lydinio purškimo laikiklius, kuriuos labai pripažino ūkininkai. Atliekant žemės ūkio augalų apsaugos operacijas, UAV purškimo laikikliai turi dažnai liestis su korozinėmis medžiagomis, tokiomis kaip pesticidai. Tradiciniai laikikliai yra linkę į koroziją po ilgalaikio-naudojimo, dėl ko pažeidžiama konstrukcija ir pažeidžiamas įprastas UAV veikimas. Dėl puikaus atsparumo korozijai titano lydinio purškimo laikikliai gali išlaikyti geras darbo sąlygas po ilgalaikio - pesticidų poveikio, o jų tarnavimo laikas pailgėja 3 metais, palyginti su tradiciniais laikikliais. Tai ne tik sumažina ūkininkų įrangos keitimo išlaidas, bet ir pagerina žemės ūkio gamybos tęstinumą bei stabilumą, išvengiant eksploatavimo vėlavimų dėl įrangos gedimų ir užtikrinant savalaikę pasėlių apsaugą ir augimą.

Nauji superlydinio titano rėmai atlieka svarbų vaidmenį didelės{0}}rizikos ir didelės-korozijos scenarijuose, pvz., naftos chemijos vamzdynų tikrinimo ir jūrinės platformos stebėjimo metu. Naftos chemijos vamzdynų ir atviroje jūroje esančių platformų darbo aplinka yra sudėtinga: aukšta temperatūra, aukštas slėgis, stipri korozija ir kiti rizikos veiksniai, keliantys griežtus UAV medžiagų eksploatacinių savybių reikalavimus. Nauji superlydinio titano rėmai, pasižymintys puikiu atsparumu korozijai ir našumu aukštoje -temperatūroje, gali stabiliai veikti tokioje atšiaurioje aplinkoje, efektyviai pakeičiant rankinį patikrinimą ir sumažinant darbuotojų saugos riziką. Didelės raiškos kameromis ir jutikliais aprūpinti UAV gali visapusiškai ir realiu laiku{7}}stebėti vamzdynus ir platformas, laiku aptikti galimus pavojus saugai ir teikti tvirtą paramą saugiai įmonių gamybai.

Tyrimų ir žemėlapių tyrinėjimų srityje UAV turi veikti įvairiomis sudėtingomis vietovėmis ir atšiauriomis klimato sąlygomis. Didelis titano lydinio komponentų stiprumas, atsparumas korozijai ir atsparumas smūgiams leidžia jiems prisitaikyti prie šios ekstremalios aplinkos, užtikrinant matavimo ir kartografavimo duomenų tikslumą ir patikimumą. Pagal avarinio gelbėjimo scenarijus UAV turi greitai pasiekti nelaimės ištiktas zonas{2}}per trumpą laiką, kad galėtų atlikti tokias užduotis kaip medžiagų pristatymas ir nelaimės žvalgyba. Lengvos ir tvirtos titano lydinio komponentų savybės gali pagerinti UAV skrydžio efektyvumą ir keliamąją galią, laiku ir veiksmingai palaikydami gelbėjimo darbus. Nuolat tobulėjant technologijoms ir plečiant taikymo scenarijus, titano lydinio komponentų pritaikymo galimybės šiuose specialiuose scenarijuose bus toliau tiriamos, o tai suteiks daugiau galimybių ir naujovių susijusių sričių plėtrai.

 4.1 Tradicinių apdorojimo technologijų optimizavimas ir atnaujinimas - Kalimas, liejimas ir apdirbimas

Titano lydinio UAV komponentų gamyboje tradicinių apdorojimo technologijų optimizavimas ir atnaujinimas suteikia tvirtą paramą gaminių veikimui ir gamybos efektyvumui gerinti. Baoji Titanium Industry Group sukurta izoterminio štampo kalimo technologija pasiekė puikių rezultatų gaminant Chengdu JOUAV CW-30H UAV rėmus. Ši technologija pagerina TC11 titano lydinio lakštų procesą, tiksliai kontroliuojant kalimo temperatūrą, greitį, formos pašildymą ir kitus parametrus, padidinant išeigą nuo 78% iki 93%, o gamybos sąnaudas sumažinant 25%. Ši technologinė naujovė ne tik sumažina gamybos nuostolius, bet ir pagerina medžiagų panaudojimą, leidžiančią įmonėms įgyti konkurencingesnį kaštų pranašumą rinkoje. UAV rėmai, pagaminti taikant izoterminio kalimo technologiją, padidino maksimalią apkrovą nuo 30 kg iki 42 kg, o tai 40% pagerino efektyvią apkrovą. Tai leidžia CW-30H UAV gabenti daugiau įrangos ir medžiagų atliekant tokias užduotis kaip žvalgymas ir žemėlapių sudarymas bei tikrinimas, atitinkantis sudėtingų UAV užduočių apkrovos reikalavimus.

Gaminant titano lydinio rėmus, skirtus Niono UAV, tradiciniu apdirbimu buvo pasiektas didelis{0}}apdirbimo tikslumas optimizuojant pjovimo įrankius, pjovimo parametrus ir apdorojimo kelius. „Niono“ UAV rėmo konstrukcijų ilgis svyruoja nuo 149 mm iki 257 mm, kiekviename gabale naudojama 57-120 g titano lydinio, todėl reikalingas itin didelis apdorojimo tikslumas. Apdorojimo procese naudojama pažangi CNC apdirbimo įranga ir didelio-tikslumo pjovimo įrankiai. Optimizavus pjovimo parametrus, tokius kaip pjovimo greitis, pastūma ir pjovimo gylis, efektyviai sumažinamos apdorojimo klaidos, pagerėja dalių matmenų tikslumas ir paviršiaus kokybė. Apdorojimo kelias taip pat optimizuojamas pritaikant kelių{10}}ašių vienalaikio apdirbimo technologiją, sumažinant suspaudimo kartų skaičių, sumažinant kumuliacines klaidas ir užtikrinant didelio tikslumo rėmo konstrukcijų gamybą.

Karinių titano rėmų technologijos transformavimas į civilinius UAV reikalauja techninio pritaikymo ir optimizavimo. Kaip pavyzdį paėmus DJI „Typhoon Hunter“ UAV, jis remiasi tam tikro tipo karinių žvalgybinių orlaivių titano rėmo technologija, tačiau transformacijos proceso metu buvo atlikta daugybė optimizacijų, atsižvelgiant į civilinių UAV taikymo scenarijus ir sąnaudų reikalavimus. Kalbant apie konstrukcinį dizainą, naudojama topologijos optimizavimo technologija, kad būtų galima realizuoti lengvą rėmo konstrukcijos dizainą, sumažinant rėmo svorį ir užtikrinant tvirtumą. Renkantis medžiagas parenkamos titano lydinio medžiagos, labiau tinkančios civilinei rinkai, užtikrinančios medžiagų eksploatacines savybes ir mažinant sąnaudas. Apdorojimo technologijoje naudojama pažangi CNC apdirbimo technologija ir automatizuotos gamybos linijos, siekiant pagerinti gamybos efektyvumą ir produktų kokybę, leidžiančias sėkmingai pritaikyti karines technologijas civilinėje UAV srityje ir skatinant civilinių UAV technologijų plėtrą.

 4.2 Proveržis priedų gamybos technologijų taikymas - Elektronų pluošto ir lazerio lydymas

Papildomos gamybos technologijos, ypač elektronų pluošto lydymas (EBM) ir lydymo lazeriu technologijos, atnešė revoliucinius proveržius titano lydinio UAV komponentų gamyboje. Xi'an Sailong kompanija padarė didelę pažangą elektronų pluošto lydymosi technologijoje, padidindama titano lydinio dalių spausdinimo greitį iki 120 cm³/h, o tai žymiai sutrumpino gamybos ciklą. Pavyzdžiui, tam tikro tipo UAV važiuoklės gamybos ciklas, naudojant tradicinius procesus, trunka net 72 valandas, o naudojant EBM technologiją jis sumažinamas iki 22 valandų, o efektyvumas padidėja apie 2,3 karto. Šis technologinis proveržis leidžia UAV gamintojams greičiau reaguoti į rinkos poreikius, pagerinti produktų pristatymo greitį ir padidinti įmonių konkurencingumą rinkoje.

CSIRO Scope Australijoje, bendradarbiaudama su Melburno universiteto studentais, naudojo 3D spausdintą Ti-6Al-4V titano lydinį, kad pagamintų gaisro gesinimo-UAV fiuzeliažą, visiškai pademonstruodamas unikalius priedų gamybos pranašumus gaminant sudėtingų geometrinių formų komponentus. Gaminant sudėtingų formų komponentus naudojant tradicinius gamybos procesus, dažnai reikia kelių apdorojimo ir surinkimo procedūrų, todėl gamybos efektyvumas mažėja ir sąnaudos yra didelės. Priešingai, naudojant priedų gamybos technologiją, galima tiesiogiai pagaminti sudėtingų formų komponentus, naudojant sluoksnio-n-sluoksniavimą, nereikalaujant formų ir sudėtingų apdorojimo procedūrų, o tai labai supaprastina gamybos procesą. Gaminant gaisro gesinimo UAV fiuzeliažus, naudojant priedų gamybos technologiją, pagal projektavimo reikalavimus galima tiksliai pagaminti sudėtingų vidinių struktūrų ir ypatingos formos fiuzeliažus, sumažinant svorį, tuo pačiu pagerinant fiuzeliažo stiprumą ir šilumos išsklaidymo efektyvumą, atitinkančius UAV naudojimo sudėtingoje aplinkoje reikalavimus.

Palyginus priedų gamybos ir tradicinių procesų pirkimo-ir-skraidinimo santykį (žaliavos, reikalingos daliai pagaminti, ir medžiagos kiekio, esančios paskutinėje dalyje, santykį), galima pastebėti, kad priedų gamyba turi didelę vertę taupant titano lydinio žaliavas. Tradiciniai gamybos procesai perdirbimo metu dažnai sukuria daug atliekų, todėl žaliavos sunaudojama mažai. Priešingai, priedų gamybos technologija taiko beveik-neto formavimo metodą, kuris gali sumažinti atliekų susidarymą ir pagerinti žaliavų panaudojimą. Gaminant UAV komponentus, priedų gamybos technologijos pirkimo-ir-skraidinimo santykis gali būti sumažintas 30–50 %, palyginti su tradiciniais procesais, efektyviai taupant brangias titano lydinio žaliavas, sumažinant gamybos sąnaudas ir sumažinant poveikį aplinkai, laikantis tvaraus vystymosi koncepcijos.

 4.3 Pramonė-Universitetas-Mokslinių tyrimų bendradarbiavimo inovacijos - Naujų medžiagų moksliniai tyrimai ir plėtra bei pramonės grandinės integracija

Pramonės{0}}universitetų-bendradarbiaujančios mokslinių tyrimų inovacijos vaidina pagrindinį vaidmenį naujų titano lydinių medžiagų MTTP ir pramoninės grandinės integravime, skatinant platų titano lydinių taikymą UAV srityje. Kinijos mokslų akademijos Metalų tyrimų institutas padarė didelę pažangą kurdamas naują Ti-5321 titano lydinį, kurio atsparumas lūžiams yra 60 % didesnis ir 2,3 karto ilgesnis nei tradicinio TC4. Ši nauja medžiaga išlaikė COMAC tinkamumo skraidyti sertifikatą ir 2026 m. planuojama naudoti EHang Intelligent ketvirtos kartos pilotuojamų orlaivių konstrukcijoje. Sėkmingas šio naujo titano lydinio kūrimas suteikia galimybę pagerinti UAV konstrukcinių komponentų veikimą, o tai, tikimasi, dar labiau padidins UAV saugą ir patikimumą.

„Jungtinė lengvųjų medžiagų orlaiviams laboratorija“, kurią kartu įsteigė Western Superconducting Technologies Co., Ltd. ir Bright Laser Technologies Co., Ltd., pasiekė puikių rezultatų tiriant ir plėtojant bei taikant gradientinio titano lydinio konstrukcinius komponentus. Laboratorijoje sukurti gradiento titano lydinio konstrukciniai komponentai buvo pritaikyti SF Express UAV parke. Optimizavus medžiagų mikrostruktūrą ir eksploatacinių savybių pasiskirstymą, konstrukciniai komponentai turi skirtingas savybes skirtingose ​​dalyse, todėl sumažėja svoris ir pagerėja bendras konstrukcinių komponentų veikimas. Pavyzdžiui, UAV sparno konstrukcijoje gali būti naudojami gradiento titano lydinio konstrukciniai komponentai, kurių šaknis turi didesnį stiprumą ir tvirtumą, kad atlaikytų didesnes apkrovas, o sparno galas yra lengvesnis, kad pagerintų skrydžio efektyvumą. Šis konstrukcinis dizainas visiškai išnaudoja gradientinių titano lydinių pranašumus ir pagerina bendrą UAV našumą.

Baoji Titanium Industry Co., Ltd. ir Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL) kartu sukurtas titano lydinio -kietojo-baterijų integravimo skyrius parodo galingą pramoninės grandinės bendradarbiavimo naujovių stiprybę. Puikias titano lydinių savybes derinant su kietojo kūno{6}}baterijų technologija, buvo sėkmingai sukurtas integravimo skyrius, kurio energijos tankis siekia net 450 Wh/kg. Šis naujoviškas laimėjimas ne tik pagerina UAV energijos kaupimą ir panaudojimo efektyvumą, bet ir suteikia tvirtą paramą ilgam-tvarumui ir didelės apkrovos{10}}UAV skrydžiui. Didelis titano lydinių stiprumas ir atsparumas korozijai užtikrina patikimą apsauginį kietojo kūno{12}baterijų apvalkalą, apsaugodami juos nuo išorinio poveikio ir aplinkos korozijos naudojimo metu bei užtikrindami akumuliatoriaus saugumą. Tuo tarpu didelis kietojo kūno{14}}baterijų energijos tankis yra patvaresnis energijos šaltinis

UAV plečia savo ištvermę ir gerina savo eksploatacines galimybes.

Šios pramonės-universitetų-mokslinio bendradarbiavimo atvejai visiškai įrodo, kad pramonės grandinės bendradarbiavimo naujovės gali integruoti visų šalių išteklius, panaudoti atitinkamus jų pranašumus, paspartinti MTTP ir naujų titano lydinių medžiagų taikymą, skatinti technologinį tobulinimą ir novatorišką UAV pramonės plėtrą bei suteikti tvirtą techninę paramą{2}} žemos žemės ekonomikos klestėjimui.

 5.1 Pagrindiniai iššūkiai - Kaina, procesas ir perdirbimas

Nepaisant didelio titano lydinių panaudojimo UAV srityje potencialo, juos reklamuojant vis dar kyla daug iššūkių, tarp kurių ypač svarbios sąnaudų, proceso ir perdirbimo problemos.

Nors titano lydinio priedų gamybos technologija atnešė naujoviškų komponentų gamybos proveržių, didelė kaina tapo kliūtimi taikant platų{0}}mastą. Titano lydinio žaliavos miltelių kaina yra brangi, siekia kelis šimtus juanių už kilogramą ar net daugiau, o tai kelis kartus viršija tradicinių aliuminio lydinio žaliavų savikainą. Priedų gamybos įrangos įsigijimo kaina taip pat labai didelė; pažangi lydymo elektronų pluoštu arba lazerinio lydymo įranga paprastai kainuoja nuo kelių milijonų iki daugiau nei 10 milijonų juanių, o tai yra didžiulės išlaidos daugeliui mažų ir vidutinių UAV gamintojų. Negalima ignoruoti ir profesionalių operatorių mokymo bei darbo sąnaudų. Šie veiksniai kartu lemia dideles titano lydinio priedų gamybos komponentų kainas, o tai riboja jų taikymą kainoms jautriose rinkose.

Tradicinių apdorojimo technologijų sudėtingumas taip pat riboja platų titano lydinių naudojimą UAV srityje. Titano lydiniai yra prastai apdorojami; Dėl mažo elastingumo modulio pjovimo metu jie lengvai atsigauna, todėl sunku užtikrinti apdorojimo tikslumą. Dėl didelio cheminio aktyvumo jie yra linkę į chemines reakcijas su įrankių medžiagomis aukštoje temperatūroje, pagreitina įrankių nusidėvėjimą ir padidina apdorojimo išlaidas bei sunkumus. Šie perdirbimo iššūkiai lemia žemą tradicinių apdirbimo technologijų gamybos efektyvumą ir aukštus įmonių techninio lygio bei įrangos reikalavimus, ribojančias mažų ir vidutinių UAV gamintojų galimybes ir trukdo populiarinti titano lydinius visoje pramonėje.

Taip pat yra daug problemų perdirbant titano lydinio atliekas. Tradicinė titano lydinio atliekų perdirbimo technologija yra palyginti atsilikusi, o atliekų panaudojimo lygis yra tik apie 55%, todėl labai švaistomi ištekliai ir dideli išteklių nuostoliai. Perdirbimo pramoninė grandinė yra netobula, joje trūksta vieningų atliekų standartų ir standartizuotų surinkimo ir apdorojimo procesų, todėl kyla atliekų surinkimo sunkumų ir didelių perdirbimo išlaidų. Daugelis mažų įmonių dėl profesionalių perdirbimo technologijų ir įrangos trūkumo negali efektyviai perdirbti ir pakartotinai panaudoti titano lydinio atliekų, o gali jas traktuoti tik kaip įprastas atliekas, dar labiau padidindamos išteklių švaistymą ir aplinkos taršą bei ribodamos tvarų pramonės vystymąsi.

 5.2 Plėtros atsakomosios priemonės - Politikos palaikymas ir technologinės naujovės

Norint įveikti titano lydinio naudojimo UAV kliūtis ir pasiekti platesnę reklamą bei tvarų vystymąsi, būtina politikos paramą derinti su technologinėmis naujovėmis.

Daugybė valstybės ir vietos vyriausybių išleistų politikos priemonių stipriai parėmė titano lydinių pramonės plėtrą. Devynių ministerijų ir komisijų, įskaitant Nacionalinę plėtros ir reformų komisiją, bendrai išleistame „Inovatyvios žemo{1} aukštumos ekonomikos plėtros planavimas (2025-2030)“ siūloma 150 % papildomai atskaityti aviacijos titano lydinio MTEP įmonėms MTTP išlaidas. Ši politika labai paskatino įmonių MTTP entuziazmą, sumažino jų MTTP sąnaudas ir paskatino titano lydinių technologijos naujoves ir pažangą. Džedziango provincija įsteigė specialų 5 milijardų juanių fondą, skirtą žemo aukščio ekonomikai, daugiausia dėmesio skiriant titano lydinio 3D spausdinimo įrangos pirkimui, finansinėms garantijoms įmonėms įdiegti pažangią gamybos įrangą ir padėti pagerinti titano lydinio komponentų gamybos efektyvumą ir kokybę. Chengdu City teikia 30 000 juanių subsidiją vienam orlaiviui orlaivių gamintojams, kurių vidaus titano lydinio sunaudojama daugiau nei 60 proc., skatinant įmones naudoti daugiau vietinių titano lydinių ir skatinant vietinių titano lydinių taikymą bei plėtrą UAV srityje.

Technologinės naujovės yra raktas į titano lydinio taikymo iššūkius. Šanchajaus kompozicinių medžiagų tyrimų instituto sukurta titano drožlių perlydymo technologija pasiekė puikių rezultatų, padidindama atliekų panaudojimo lygį nuo 55% iki 82%, o perdirbto titano lydinio kainą sumažino 12 000 juanių už toną. Ši technologija buvo įtraukta į COMAC žaliosios tiekimo grandinės sistemą, efektyviai gerinant išteklių panaudojimą, sumažinant gamybos sąnaudas, pateikiant įmanomą titano lydinio atliekų perdirbimo sprendimą ir skatinant ekologišką ir tvarią pramonės plėtrą.

Kalbant apie sąnaudų mažinimą, priedų gamybos proceso parametrų optimizavimas, siekiant pagerinti spausdinimo greitį ir medžiagų panaudojimą, ir įrangos energijos suvartojimo mažinimas turėtų dar labiau sumažinti priedų gamybos sąnaudas. Sustiprinus abipusę karinių ir civilinių technologijų transformaciją, pritaikant brandžią karinių titano lydinių technologijų patirtį ir pasiekimus civilinėje UAV srityje bei įgyvendinant dalijimąsi technologijomis ir papildomus pranašumus, galima ne tik sumažinti mokslinių tyrimų ir plėtros išlaidas, bet ir pagerinti civilinių UAV techninį lygį bei konkurencingumą rinkoje. Skatinant pramonės-universitetų-bendradarbiavimą mokslinių tyrimų srityje, integruojant universitetų, mokslinių tyrimų institucijų ir įmonių išteklius, kartu sprendžiant techninius titano lydinių taikymo iššūkius ir spartinant mokslo ir technologijų pasiekimų transformaciją, bus skatinamas novatoriškas titano lydinių pritaikymas ir pramoninis atnaujinimas UAV srityje.

6.1 Rinkos masto ir augimo tendencijų analizė

Remiantis Kinijos spalvotųjų metalų pramonės asociacijos duomenimis, 2024 m. titano medžiagų suvartojimas mažo{0}}aukštumo ekonomikoje pasiekė 123 000 tonų, o tai per metus padidėjo 42 %, o tai rodo stiprią rinkos paklausos augimo tendenciją. Tikimasi, kad 2025 m. šis skaičius viršys 180 000 tonų, o rinkos mastas bus 48 mlrd. juanių, remiantis dabartinėmis rinkos kainomis, o tai rodo gerą spartaus augimo tempą. Šią augimo tendenciją lėmė nuolatinis titano lydinio pritaikymo UAV srityje plėtra ir bendras energingas mažo aukščio ekonomikos vystymasis.

Šiuo metu rinkoje yra trys reikšmingi augimo poliai, suteikiantys plačią rinkos erdvę titano lydinių pritaikymui UAV srityje. Logistikos UAV srityje TC4 valcuotų lakštų paklausa yra didelė – 47 proc. „JD Logistics“ modelis JDL{5}}200, optimizavęs titano lydinio konstrukcijas, sumažino vienos-mašinos transportavimo išlaidas 0,35 juanio už kilometrą. Šis išlaidų sumažinimas ne tik pagerina logistikos ir paskirstymo ekonomiją, bet ir toliau skatina titano lydinių naudojimą logistikos UAV srityje. Tikimasi, kad nuolat tobulėjant elektroninės prekybos pramonei ir augant logistikos bei platinimo paklausai, logistikos UAV rinkos mastas ir toliau plėsis, o tai paskatins tolesnį titano lydinių medžiagų paklausos augimą.

TA15 kaltinių gaminių paklausa pilotuojamų orlaivių srityje taip pat rodo sparčią augimo tendenciją. Pirmąjį 2025 m. ketvirtį TA15 kaltinių gaminių pirkimo kaina siekė 325 juanius už kilogramą, o per metus-palyginti-, ji padidėjo 18 proc. Šis kainų padidėjimas atspindi didėjančią pilotuojamų orlaivių paklausą rinkoje ir svarbią titano lydinių medžiagų padėtį pagrindinėse pilotuojamų orlaivių dalyse. Didėjant kelionių patogumui ir individualizavimui, pilotuojami orlaiviai, kaip naujas keliavimo būdas, turi plačias rinkos perspektyvas. Dėl puikių savybių titano lydiniai tapo pagrindinėmis pilotuojamų orlaivių gamybos medžiagomis. Ateityje jų taikymas pilotuojamų orlaivių srityje taps plačiau paplitęs, o paklausa rinkoje ir toliau augs.

Energijos sistemų naujovės sukūrė funkcionalią titano medžiagų rinką. „Western Materials“ sukurti korozijai-atsparūs titano lydinio kuro vamzdynai gavo 200 000 aviacinių variklių komplektų užsakymą. Nuolat diegiant UAV maitinimo sistemos technologijas, funkcinių komponentų, tokių kaip kuro vamzdynai, veikimo reikalavimai tampa vis aukštesni. Titano lydiniai pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir aukštai{7}}temperatūrai, todėl gali atitikti elektros energijos sistemų naudojimo reikalavimus sudėtingomis darbo sąlygomis. Ateityje, toliau plėtojant UAV maitinimo sistemas, funkcinių titano medžiagų paklausa ir toliau didės, todėl titano lydinių medžiagų rinka atsiras naujų augimo taškų.

 6.2 Ateities plėtros kryptys ir taikomųjų programų plėtra

Ateityje titano lydinių plėtra UAV srityje parodys tendenciją pereiti nuo „našumo prioriteto“ prie „kainuotų{0}} našumo dvigubos pavaros“. Baoji mieste pradėjus eksploatuoti pirmąją pasaulyje išmaniąją titano lydinio gamybos liniją, kurios metinis pajėgumas yra 50 000 tonų, didelio masto-gamyba veiksmingai sumažins titano lydinių gamybos sąnaudas. Taikant pažangias gamybos technologijas galima pagerinti gamybos efektyvumą, optimizuoti gamybos procesus, sumažinti darbo sąnaudas ir gamybos nuostolius, todėl titano lydinio medžiagos tampa konkurencingesnės-, kartu išlaikomos aukštas našumas, o tai sudaro tvirtą pagrindą platesniam jų taikymui UAV srityje.

Kalbant apie taikymo išplėtimą, tikimasi, kad titano lydiniai vaidins svarbų vaidmenį naujoje įrangoje. Kaip naujoviška ateities transporto kryptis, mažame-aukštyje pilotuojamiems skraidantiems automobiliams keliami itin aukšti medžiagų eksploatacinių savybių reikalavimai. Dėl didelio stiprumo, mažo tankio ir atsparumo korozijai titano lydiniai yra idealus medžiagų pasirinkimas mažame-pilotuojamų automobilių konstrukciniams komponentams ir pagrindinėms sistemoms. Titano lydinių naudojimas tokiose dalyse kaip fiuzeliažo konstrukcija, variklio laikikliai ir skraidančių automobilių važiuoklė gali veiksmingai sumažinti kėbulo svorį, pagerinti skrydžio efektyvumą ir saugą bei suteikti tvirtą paramą komerciniam mažame-aukštyje valdomų skraidančių automobilių kūrimui.

Ilgo{0}}patvarumo didelio{1} aukščio žvalgybiniams orlaiviams taip pat taikomi griežti medžiagų eksploatacinių savybių reikalavimai. Titano lydinių veikimas aukštoje-temperatūroje, atsparumas nuovargiui ir atsparumas korozijai leidžia jiems atitikti ilgalaikio-patvarumo didelio{5}}aukšto žvalgybinio lėktuvo naudojimo sudėtingose ​​aplinkose reikalavimus. Titano lydinių naudojimas tokiose dalyse kaip sparnai, fiuzeliažas ir variklių komponentai ilgo -tvarumo didelio{8} žvalgybinio didelio aukščio žvalgybinių orlaivių gali pagerinti orlaivio konstrukcinį stiprumą ir stabilumą, pailginti jo tarnavimo laiką, užtikrinti jo patikimumą atliekant ilgalaikį-didelio{10}skrydžio{10}skraidymą ir teikti galingesnę žvalgybos įrangą karinėms užduotims rinkti.

Mechaninės gamybos srityje, siekiant geriau skatinti titano lydinių naudojimą UAV srityje, būtina sutelkti dėmesį į lengvo konstrukcinio dizaino ir veiksmingos titano lydinių apdorojimo technologijos mokslinius tyrimus ir plėtrą. Kalbant apie lengvą konstrukcijų dizainą, reikėtų taikyti pažangias technologijas, tokias kaip topologijos optimizavimas ir bioninio dizaino koncepcijos, kartu su titano lydinių medžiagų savybėmis, kad būtų sukurtos pagrįstesnės ir efektyvesnės konstrukcijos, maksimaliai sumažinant svorį, tuo pačiu užtikrinant UAV veikimą ir gerinant skrydžio efektyvumą. Kalbant apie veiksmingų apdorojimo technologijų mokslinius tyrimus ir plėtrą, turėtų būti vykdomas nuolatinis apdorojimo technologijų tyrimas ir inovacijos, pvz., toliau optimizuojami priedų gamybos procesai, siekiant pagerinti spausdinimo tikslumą ir greitį; tradicinių perdirbimo technologijų tobulinimas, siekiant sumažinti apdorojimo sunkumus ir išlaidas bei pagerinti gamybos efektyvumą ir produktų kokybę, kad būtų patenkintas titano lydinio komponentų gamybos poreikis, atsirandantis dėl spartaus UAV pramonės vystymosi.

 7.1 Tyrimo santrauka

Šiame tyrime išsamiai ir{0}}išsamiai analizuojamas titano ir titano lydinių taikymas UAV srityje, daugialypiai{1}}parodant jų pagrindinį vaidmenį ir didelį potencialą UAV pramonėje. Dėl unikalių pranašumų, tokių kaip didelis stiprumas ir mažas tankis, puikus atsparumas korozijai ir išskirtinis atsparumas nuovargiui ir smūgiams, titanas ir titano lydiniai yra labai suderinami su lengvo dizaino UAV, sudėtingomis aplinkos operacijomis ir ekstremaliomis darbo sąlygomis.

Pagal konkrečius taikymo scenarijus titanas ir titano lydiniai atlieka svarbų vaidmenį pagrindiniuose struktūriniuose komponentuose, pagrindiniuose funkciniuose komponentuose ir specialiuose UAV komponentuose. DJI „Typhoon Hunter“ ir SF Express SF-500 atstovaujami UAV pasiekė reikšmingų našumo patobulinimų pritaikę titaną ir titano lydinius, pvz., padidino patvarumą, padidino keliamąją galią ir pailgėjo tarnavimo laiką, efektyviai skatinant efektyvų UAV naudojimą tokiose srityse kaip avarinis gelbėjimas, augalų apsauga ir paskirstymas.

Kalbant apie gamybos procesus, tradicinių apdorojimo technologijų optimizavimas ir atnaujinimas bei proveržis priedų gamybos technologijų taikymas suteikia įvairių techninių būdų gaminti titano lydinio UAV komponentus. Naujoviški pasiekimai, tokie kaip Baoji Titanium Industry izoterminio kalimo technologija ir Xi'an Sailong elektronų pluošto lydymo technologija ne tik pagerina gamybos efektyvumą ir gaminių kokybę, bet ir sumažina gamybos sąnaudas, padėdami tvirtą pagrindą plačiam-titano lydinių naudojimui UAV srityje. Taikant pramonės-universitetų-bendradarbiaujančių mokslinių tyrimų naujoves, buvo pasiekta vaisingų rezultatų, susijusių su naujų medžiagų MTTP ir pramonės grandinės integravimu, toliau spartinant technologines naujoves ir pramoninį titano lydinių UAV srityje.

Kalbant apie rinkos perspektyvas, sparčiai vystantis mažo{0} aukščio ekonomikai, titano lydinių rinkos mastas UAV srityje rodo spartų augimo tendenciją. 2024 m. titano medžiagų suvartojimas mažo{2}}ekonomikoje pasiekė 123 000 tonų, o per metus-padidėjo 42 %, o 2025 m. turėtų viršyti 180 000 tonų, o rinkos mastas sieks 48 mlrd. juanių. Titano lydinių paklausa tokiose srityse kaip logistikos UAV, pilotuojami orlaiviai ir energijos sistemos tapo svarbia rinkos augimo varomąja jėga. Ateityje titano lydinių taikymas UAV srityje taps plačiau ir{15}}daugiau naudojamas.

 7.2 Tyrimo apribojimai ir perspektyvos

Nors šis tyrimas davė tam tikrų rezultatų, vis dar yra tam tikrų apribojimų. Tyrimo procese trūksta išmatuotų duomenų apie faktinį titano lydinio komponentų eksploatacinį našumą, labiau pasikliaujant teorine analize ir atvejo nuoroda, todėl titano lydinių eksploatacinių savybių vertinimas realiai veikiant UAV turi tam tikrų apribojimų. Skirtingų klasių titano lydinių panaudojimo įvairiuose UAV komponentuose skirtumų analizė nėra pakankamai nuodugni, todėl nepavyko visiškai išnaudoti unikalių kiekvienos klasės našumo pranašumų, kad būtų galima pateikti tikslesnes medžiagų pasirinkimo gaires.

Atsižvelgiant į pirmiau nurodytus apribojimus, bus galima atlikti{0}}daugelį išsamių tyrimų. Kalbant apie titano lydinio priedų gamybos procesų optimizavimą, toliau tirti ryšį tarp proceso parametrų ir dalies eksploatacinių savybių, optimizuojant proceso parametrus pagerinti dalių tankį, mechanines savybes ir matmenų tikslumą bei sumažinti vidinių defektų tikimybę. Atlikdami pigių-perdirbimo technologijų tyrimus, kurkite naujus perdirbimo procesus, pagerinkite atliekų panaudojimo greitį, sumažinkite perdirbimo išlaidas, patobulinkite perdirbimo pramoninę grandinę ir įgyvendinkite tvarų išteklių naudojimą. Atlikite nuodugnų{5}}titano lydinių mikrostruktūros ir savybių santykio tyrimą, sukurkite išsamią medžiagų eksploatacinių savybių duomenų bazę ir sukurkite mokslinį bei tikslų UAV projektavimo ir gamybos medžiagų pasirinkimo pagrindą.

Nuolat gilėjant moksliniams tyrimams ir tobulėjant technologijoms, tikimasi, kad titanas ir titano lydiniai pasieks novatoriškesnių rezultatų UAV srityje, suteiks naujos gyvybingumo UAV pramonės plėtrai, skatins aukštos{0}}kokybišką mažo-aukščio ekonomikos plėtrą ir suteiks daugiau praktinių nuorodų ir techninės pagalbos, skirtos UAV mechaninių medžiagų gamybos srityje.