منطقه هوافضا

الزامات ویژه برای پوشش هوافضا

• سازگاری محیطی شدید : پوشش ها باید در برابر اشعه ماوراء بنفش قوی در ارتفاع بالا، اختلاف دما (50- تا 120 درجه سانتی گراد)، فرسایش جریان هوا با سرعت بالا و تشعشعات فضایی مقاومت کنند.
• سبک و استحکام بالا وزن پوشش باید تا حد امکان سبک باشد (مثلاً کمتر از 500 گرم در متر مربع)، در حالی که دارای مقاومت در برابر ضربه و خستگی باشد.
• ادغام عملکردی : علاوه بر حفاظت، نیاز به ادغام عملکردهای ویژه ای مانند مخفی کاری (پوشش جذب کننده رادار)، مدیریت حرارتی (پوشش عایق حرارتی / اتلاف گرما) و محافظ الکترومغناطیسی دارد.
• استانداردهای قابلیت اطمینان بالا : میزان نقص باید زیر 0.01% کنترل شود تا از خرابی موتور یا خرابی اجزای فضاپیما ناشی از لایه برداری پوشش جلوگیری شود.

سناریوهای کاربردی اصلی سیستم های پوشش هوشمند

1. پوشش برای بدنه و پوست هواپیما

• عملیات سمپاشی خودکار : روبات‌های شش محوره همراه با سیستم‌های تشخیص بصری به اسپری یکنواخت روی پوست‌های منحنی (مانند بال‌های مواد کامپوزیت)، با خطای ضخامت پوشش ≤5μm دست می‌یابند.
• ساخت دقیق پوشش های کاربردی :
  • پوشش های جاذب رادار : بر روی سطح جنگنده های رادارگریز (به عنوان مثال، F-22، J-20)، سیستم هوشمند چگالی رسوب پودرهای فلزی (مانند فریت) را برای دستیابی به تضعیف موج راداری > 20dB در باند فرکانسی 0.1-18GHz کنترل می کند.
  • پوشش های سد حرارتی : پوشش‌های کامپوزیت مبتنی بر سرامیک (مانند زیرکونیای تثبیت‌شده با ایتریا YSZ) روی سطح هواپیمای مافوق صوت (مانند X-57) پاشیده می‌شوند و حسگرهای دمای مادون قرمز دمای پاشش (1200-1500 درجه سانتی‌گراد) را در زمان واقعی نظارت می‌کنند تا از استحکام اتصال پوشش >70MP اطمینان حاصل کنند.

2. پوشش برای اجزای موتور هوا

• پوشش های تیغه های توربین : ربات‌های پاشش پلاسما برای تهیه پوشش‌های EB-PVD (رسوب فیزیکی بخار پرتوی الکترونی) مقاوم در برابر دمای بالای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد بر روی تیغه‌های آلیاژی مبتنی بر نیکل استفاده می‌شوند که هدایت حرارتی را تا بیش از ۴۰ درصد کاهش می‌دهد.
• پوشش های مقاوم در برابر خوردگی محفظه احتراق : سیستم تغذیه پودر هوشمند تخلخل پوشش های تنگستن کاربید-کبالت (WC-Co) را تا کمتر از 1% کنترل می کند که در برابر خوردگی سولفید سوخت مقاومت می کند.

3. تصفیه سطح فضاپیما

• پوشش های کنترل دمای پوسته ماهواره ای : فناوری پاشش الکترواستاتیک برای اعمال رنگ سفید کنترل حرارتی (SR107-ZK) استفاده می‌شود و یک طیف‌سنج بازتاب پوشش را در زمان واقعی نظارت می‌کند (قابلیت جذب خورشیدی <0.2، انتشار مادون قرمز > 0.85) تا اطمینان حاصل شود که دمای سطح ماهواره بین -10 درجه سانتی‌گراد و 40 درجه سانتی‌گراد پایدار است.
• پوشش های مقاوم در برابر حرارت راکت : ربات ها مواد مقاوم در برابر حرارت مبتنی بر رزین فنولیک با چگالی کم را اسپری می کنند و اسکن سه بعدی توزیع ضخامت پوشش را کنترل می کند تا در هنگام ورود مجدد به اتمسفر در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد مقاومت کند.

موارد کاربردی معمولی

1. پوشش برای بال های کامپوزیت ایرباس A350 :
   روبات‌های FANUC مجهز به فاصله‌یاب‌های لیزری هستند تا پوشش‌های ضدآب پلی اوره را روی پوست‌های فیبر کربنی اسپری کنند و راندمان ساخت را تا 3 برابر نسبت به کارهای دستی افزایش دهند و چسبندگی پوشش به 50N/cm (استاندارد ASTM D3359) برسد.
2. پوشش کاشی محافظ حرارتی برای SpaceX Starship :
   الگوریتم‌های هوش مصنوعی مسیر پاشش پوشش‌های مبتنی بر سیلیس را بهینه می‌کنند و انحراف هدایت حرارتی هر کاشی محافظ حرارتی را کمتر از 3 درصد می‌کنند و با موفقیت در برابر گرمایش آیرودینامیکی 2500 درجه سانتی‌گراد در هنگام ورود مجدد به مریخ مقاومت می‌کنند.

روندهای توسعه آینده

• دوقلو دیجیتال هوش مصنوعی : شبیه سازی فرآیند پوشش از طریق شبیه سازی مجازی برای بهینه سازی مسیرهای پاشش (به عنوان مثال، ربات های Boston Dynamics همراه با سیستم های دیجیتال دوقلوی Unity).
• ادغام نانومواد سیستم‌های هوشمند به پراکندگی یکنواخت در مقیاس نانو پوشش‌های تقویت‌شده با گرافن دست می‌یابند و مقاومت به سایش پوشش را بیش از ۱۰ برابر بهبود می‌بخشند.
• پوشش فضای درجا : توسعه تجهیزات اسپری خودکار مناسب برای محیط‌های با گرانش صفر برای نگهداری از سطح بیرونی ایستگاه‌های فضایی (به عنوان مثال، روبات پوشش مداری که ناسا در سال 2028 برنامه‌ریزی کرده است).