Multidisciplinary investigation of C-type composite sandwich radome panels within the scope of acoustic emission based damage characterization and electromagnetic transmission performance

Bu çalışmanın amacı, havacılıkta kullanılan kompozit radom sandviç yapılarının elektromanyetik iletim performanslarını incelemek ve neredeyse görünür darbe hasarlarının paneller içerisinde neden olduğu hasar mekanizmalarını Akustik Emisyon yöntemi ile (AE) kümelemektir. E-cam ve aramid reçine emdirilmiş kumaşlardan yapılmış yüzey katmanlarından ve çekirdek malzeme olarak Nomex® altıgen petekten oluşan iki farklı sandviç panel numunesi incelendi. Eşit yüzey ve çekirdek kalınlıklarına sahip düz şekilli sandviç paneller sıcak pres kürleme yöntemi ile üretilmiştir. Elektromanyetik iletim ve yansıma katsayılarının ölçümü, 5-25 GHz frekans aralığında boş alan testleri ile gerçekleştirilmiştir. Panel ve bileşenlerinin dielektrik katsayısı ve kayıp tanjant değerlerini içeren iletim katsayıları deneysel olarak elde edilmiştir. Sandviç paneller, Hyperworks® FEKO yazılımı kullanılarak çok katmanlı bir tabaka şeklinde sayısal olarak modellendi ve çözdür yöntemi olarak Planar Green'in fonksiyonu yaklaşımı kullanılmıştır. Boş alan testlerinden elde edilen elektriksel malzeme parametreleri sayısal model için girdi olarak kullanılmıştır. Elektromanyetik simülasyon çıktıları deneylerle mükemmel bir şekilde örtüştüğü görülmüştür. Sonuç olarak, aramid sandviç panel numunesi, belirtilen frekans aralığında E-cam sandviç panel numunesine kıyasla üstün elektromanyetik özelliklerle sahip olarak davranmaktadır. Neredeyse Görünür Darbe Hasarları (BVID) yarı statik girinti testi yaklaşımı ile numunelerde incelenmiş ve akustik emisyon sensörlerinden elde edilen veriler daha sonra panellerde meydana gelen hasar mekanizmalarını sınıflandırmak için k-ortalamaları algoritması ile kümelenmiştir. Akustik emisyon veri noktalarının optimum küme sayısını belirlemek için GAP fonksiyonu kullanılmıştır. Aramid sandviç panel numunesi girinti yüklemesi altında deforme olmuştur ve numune boyunca matris çatlaması, elyaf kırılması ve çekirdek ezilmesi gibi birkaç farklı hasar mekanizması gözlemlenmiştir. Aramid numunelerinden farklı olarak, E-cam sandviç panel numunesindeki üst tabaka ve çekirdek yapısının arayüzünde bağ ayrılması ve delaminasyon gözlenir. Panellerin mikroyapısında AE ile elde edilen hasar tipleri, kırık yüzeylerin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) çalışmaları ile doğrulanmaktadır. Son olarak, akustik emisyon yönteminin yarı-statik girinti yüklemesi altında radom sandviç panellerin hasar sınıflandırmasında faydalı bir yaklaşım olabileceği bulunmuştur. Ayrıca aramid sandviç panel, düşük iletim kayıpları ve girinti yüklerine karşı yüksek yapısal mukavemeti nedeniyle yüksek frekanslı çalışma koşullarında radom uygulamaları için daha uygun bir malzeme olabilir.