להבין את החומרים המרוכבים המשמשים במטוסים בגובה נמוך

חומרים מרוכבים הפכו לחומרים אידיאליים לייצור מטוסים לגובה נמוך בשל משקלם הקל, חוזקם הגבוה, עמידותם בפני קורוזיה ופלסטיותם. בעידן זה של כלכלה בגובה נמוך, הרודפת אחר יעילות, חיי סוללה והגנה על הסביבה, השימוש בחומרים מרוכבים לא רק משפיע על ביצועי המטוסים ובטיחותם, אלא גם מהווה את המפתח לקידום פיתוח התעשייה כולה.

סיבי פחמןחומר מרוכב
בשל משקלו הקל, חוזקו הגבוה, עמידותו בפני קורוזיה ומאפיינים אחרים, סיבי פחמן הפכו לחומר אידיאלי לייצור מטוסים בגובה נמוך. הם יכולים לא רק להפחית את משקל המטוס, אלא גם לשפר את הביצועים והיתרונות הכלכליים, ולהפוך לתחליף יעיל לחומרי מתכת מסורתיים. יותר מ-90% מהחומרים המרוכבים במכוניות שמיים הם סיבי פחמן, וכ-10% הנותרים הם סיבי זכוכית. במטוסי eVTOL, סיבי פחמן נמצאים בשימוש נרחב ברכיבים מבניים ומערכות הנעה, המהווים כ-75-80%, בעוד שיישומים פנימיים כמו קורות ומבני מושבים מהווים 12-14%, ומערכות סוללות וציוד אוויוניקה מהווים 8-12%.

סִיבחומר מרוכב מזכוכית
פלסטיק מחוזק בסיבי זכוכית (GFRP), בעל עמידות בפני קורוזיה, עמידות לטמפרטורות גבוהות ונמוכות, עמידות לקרינה, מעכב בעירה ותכונות אנטי-אייג'ינג, ממלא תפקיד חשוב בייצור כלי טיס לגובה נמוך כמו רחפנים. השימוש בחומר זה מסייע בהפחתת משקל כלי הטיס, הגדלת המטען, חיסכון באנרגיה והשגת עיצוב חיצוני יפהפה. לכן, GFRP הפך לאחד החומרים המרכזיים בכלכלה בגובה נמוך.
בתהליך הייצור של מטוסים לגובה נמוך, בד פיברגלס נמצא בשימוש נרחב בייצור רכיבים מבניים מרכזיים כגון שלדות, כנפיים וזנבות. מאפייני הקלות שלו מסייעים בשיפור יעילות השיוט של המטוס ומספקים חוזק מבני ויציבות חזקים יותר.
עבור רכיבים הדורשים חדירות גלים מעולה, כגון רדומים וחיפויים, בדרך כלל משתמשים בחומרים מרוכבים מסיבי פחמן. לדוגמה, המל"ט לטווח ארוך לגובה רב והמל"ט RQ-4 "Global Hawk" של חיל האוויר האמריקאי משתמשים בחומרים מרוכבים מסיבי פחמן עבור הכנפיים, הזנב, תא המנוע וגוף המטוס האחורי שלהם, בעוד שהרדום והחיפויים עשויים מחומרים מרוכבים מסיבי פחמן כדי להבטיח העברת אות ברורה.
ניתן להשתמש בבד פיברגלס לייצור מעטפות וחלונות של מטוסים, מה שלא רק משפר את מראה ויופיו של המטוס, אלא גם את נוחות הנסיעה. באופן דומה, בתכנון לוויינים, ניתן להשתמש בבד פיברגלס גם לבניית מבנה המשטח החיצוני של פאנלים סולאריים ואנטנות, ובכך לשפר את המראה והאמינות התפקודית של לוויינים.

סיב ארמידחומר מרוכב
חומר הליבה העשוי נייר ארמיד, בעל מבנה משושה של חלת דבש טבעית ביונית, זוכה להערכה רבה בזכות חוזקו הספציפי המעולה, קשיחותו הספציפית ויציבותו המבנית. בנוסף, לחומר זה יש גם תכונות בידוד קול, בידוד חום ומעכב בעירה טובות, והעשן והרעילות הנוצרים במהלך הבעירה נמוכים מאוד. מאפיינים אלה הופכים אותו למקום נכבד ביישומים יוקרתיים של תעופה וחלל ותחבורה מהירה.
למרות שעלות ליבת חלת דבש מנייר ארמיד גבוהה יותר, הוא נבחר לעתים קרובות כחומר קל משקל מרכזי עבור ציוד מתקדם כמו מטוסים, טילים ולוויינים, במיוחד בייצור רכיבים מבניים הדורשים חדירות גלי פס רחב וקשיחות גבוהה.
יתרונות קלים　　
כחומר מרכזי למבנה גוף המטוס, נייר ארמיד ממלא תפקיד חיוני במטוסים חסכוניים גדולים לגובה נמוך כמו eVTOL, במיוחד כשכבת סנדוויץ' עשויה מסיבי פחמן מחלת חלת דבש.
בתחום כלי הטיס הבלתי מאוישים, חומר חלת דבש נומקס (נייר ארמיד) נמצא גם הוא בשימוש נרחב, והוא משמש במעטפת גוף המטוס, במעטפת הכנף ובקצה הקדמי ובחלקים אחרים.

אַחֵרחומרים מרוכבים של סנדוויץ'
כלי טיס בגובה נמוך, כגון כלי טיס בלתי מאוישים, בנוסף לשימוש בחומרים מחוזקים כגון סיבי פחמן, סיבי זכוכית וסיבים ארמיד בתהליך הייצור, חומרי מבנה סנדוויץ' כגון חלת דבש, סרט, קצף פלסטיק ודבק קצף נמצאים גם הם בשימוש נרחב.
בבחירת חומרי סנדוויץ', נפוצים חומרי סנדוויץ' חלת דבש (כגון חלת דבש מנייר, חלת דבש נומקס וכו'), חומרי סנדוויץ' מעץ (כגון ליבנה, פאולוניה, אורן, טיליה וכו') וחומרי סנדוויץ' קצף (כגון פוליאוריטן, פוליוויניל כלוריד, קצף פוליסטירן וכו').
מבנה הסנדוויץ' מקצף נמצא בשימוש נרחב במבנה שלדות מטוסי כטב"מ בשל תכונותיו העמידות למים והציפה והיתרונות הטכנולוגיים של היכולת למלא את החללים במבנה הפנימי של הכנף וכנף הזנב בכללותם.
בעת תכנון כטב"מים במהירות נמוכה, מבני סנדוויץ' בצורת חלת דבש משמשים בדרך כלל עבור חלקים עם דרישות חוזק נמוכות, צורות רגילות, משטחים מעוקלים גדולים וקלים לפריסה, כגון משטחי ייצוב כנף קדמית, משטחי ייצוב זנב אנכיים, משטחי ייצוב כנף וכו'. עבור חלקים בעלי צורות מורכבות ומשטחים מעוקלים קטנים, כגון משטחי מעלית, משטחי הגה, משטחי הגה מאזנות וכו', עדיפים מבני סנדוויץ' קצף. עבור מבני סנדוויץ' הדורשים חוזק גבוה יותר, ניתן לבחור מבני סנדוויץ' מעץ. עבור אותם חלקים הדורשים גם חוזק גבוה וגם קשיחות גבוהה, כגון גוף מטוס, קורת T, קורת L וכו', בדרך כלל משתמשים במבנה למינציה. ייצור רכיבים אלה דורש עיצוב מקדים, ובהתאם לדרישות הנוקשות במישור, חוזק הכיפוף, הנוקשות הפיתול והחוזק הנדרשות, יש לבחור את הסיבים המחוזקים, חומר המטריצה, תכולת הסיבים והלמינציה המתאימים, ולתכנן זוויות הנחה, שכבות ורצף שכבות שונות, ולתקן באמצעות טמפרטורות חימום ולחצי לחץ שונים.