Havadan ağır makineler söz konusu olduğunda ağırlık her şeydir ve tasarımcılar, insan havaya ilk aldığı için ağırlık / ağırlık oranlarını artırmak için sürekli çaba sarf etmektedir. Kompozit malzemeler kilo vermede önemli bir rol oynamıştır ve bugün kullanımda üç ana tip vardır: karbon fiber, cam ve aramid takviyeli epoksi; borla güçlendirilmiş (kendisi bir tungsten çekirdeği üzerinde oluşturulan bir bileşik) gibi başkaları da vardır.
1987'den beri havacılıkta kompozit kullanımı her beş yılda bir iki katına çıkmakta ve düzenli olarak yeni kompozitler ortaya çıkmaktadır.
Kullanımları
Kompozitler çok yönlüdür, hem yapısal uygulamalar hem de bileşenler için kullanılır, tüm uçaklarda ve sıcak hava balonu gondollarından ve planörlerinden yolcu uçaklarına, savaş uçaklarına ve Uzay'a kadar uzay aracı Servis aracı. Uygulamalar Kayın Yıldız Gemisi gibi komple uçaklardan kanat montajlarına, helikopter rotor kanatlarına, pervanelere, koltuklara ve alet muhafazalarına kadar çeşitlilik gösterir.
Tipler farklı mekanik özelliklere sahiptir ve uçak yapımının farklı alanlarında kullanılır. Örneğin karbon fiber, benzersiz yorgunluk davranışına sahiptir ve 1960'larda Rolls-Royce'un keşfettiği gibi kırılgandır. karbon fiber kompresör kanatlı yenilikçi RB211 jet motoru, kuş nedeniyle felaketle başarısız olduğunda çarpar.
Alüminyum bir kanadın bilinen bir metal yorgunluk ömrü olmasına rağmen, karbon fiber çok daha az tahmin edilebilir (ancak Her gün önemli ölçüde iyileşiyor), ancak bor iyi çalışıyor (Gelişmiş Taktik'in kanadında olduğu gibi) Dövüşçü). Aramid elyaflar ('Kevlar', DuPont'a ait iyi bilinen bir tescilli markadır), çok sert, çok hafif bölme, yakıt tankları ve zeminler oluşturmak için petek levha formunda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca ön ve arka kenar kanat bileşenlerinde de kullanılırlar.
Deneysel bir programda Boeing, 1.500 kompozit parçalar bir helikopterde 11.000 metal parçanın yerini alacak. Bakım döngülerinin bir parçası olarak metal yerine kompozit bazlı bileşenlerin kullanımı, ticari ve eğlence amaçlı havacılıkta hızla büyüyor.
Genel olarak, karbon fiber havacılık uygulamalarında en yaygın kullanılan kompozit fiberdir.
Avantajları
Zaten kilo tasarrufu gibi birkaçına değindik, ancak tam bir liste:
- Ağırlık azaltma -% 20 -% 50 aralığında tasarruflar sıklıkla belirtilir.
- Otomatik yerleşim makineleri ve dönme kalıplama işlemleri kullanılarak karmaşık bileşenlerin montajı kolaydır.
- Monokok ('tek kabuklu') kalıplanmış yapılar çok daha düşük bir ağırlıkta daha yüksek mukavemet sağlar.
- Mekanik özellikler, takviye edici kumaşın konik kalınlıkları ve kumaş oryantasyonu ile 'yerleştirme' tasarımı ile uyarlanabilir.
- Kompozitlerin termal kararlılığı sıcaklıkta bir değişiklikle aşırı genişlemedikleri / büzülmedikleri anlamına gelir (örneğin, birkaç dakika içinde 35.000 feet'de -67 ° F'ye 90 ° F pist).
- Yüksek darbe direnci - Kevlar (aramid) zırhı uçakları da korur - örneğin, motor kumandalarını ve yakıt hatlarını taşıyan motor direklerine kazara verilen hasarı azaltır.
- Yüksek hasar toleransı, kaza dayanımını artırır.
- İki farklı metal temas ettiğinde (özellikle nemli deniz ortamlarında) oluşabilecek 'galvanik' - elektrik - korozyon problemlerinden kaçınılır. (Burada iletken olmayan fiberglas bir rol oynar.)
- Kombinasyon yorgunluk / korozyon problemleri neredeyse ortadan kaldırılmıştır.
Gelecek Görünümü
Sürekli artan yakıt maliyetleri ve çevre lobicilik, ticari uçuş performansı artırmak için sürekli baskı altındadır ve ağırlık azaltma denklemde anahtar bir faktördür.
Günlük işletme maliyetlerinin ötesinde, uçak bakım programları parça sayısındaki azalma ve korozyonda azalma ile basitleştirilebilir. Hava taşıtı inşaat işinin rekabetçi doğası, işletme maliyetlerini düşürme fırsatlarının mümkün olan her yerde araştırılmasını ve kullanılmasını sağlar.
Rekabet, orduda da, sadece uçakların değil füzelerin de yükünü ve menzilini, uçuş performansı özelliklerini ve 'hayatta kalmayı' artırma yönünde sürekli baskı ile var.
Kompozit teknolojisi ilerlemeye devam ediyor ve bazalt ve karbon nanotüp formları gibi yeni tiplerin ortaya çıkması, kompozit kullanımını hızlandıracak ve genişletecek.
Havacılık söz konusu olduğunda, kompozit malzemeler kalmak için buradalar.