Kombineeritud materjalide eelised ja puudused lennukitel

Süsinikfiitermaterjal. Getty / Steve Allen

Komposiitmaterjale kasutatakse õhusõidukite tööstuses laialdaselt ja nad on võimaldanud inseneridel ületada takistusi, mis mulle materjalide kasutamisel eraldi võeti. Koostismaterjalid säilitavad oma identiteeti komposiidides ja muul viisil ei ühenda neid üksteisega täielikult. Koos materjalidega luuakse hübriidmaterjal, millel on paremad konstruktsioonilised omadused. Lennukitel kasutatavad tavalised komposiitmaterjalid hõlmavad klaaskiudu, süsinikkiudu ja kiududega tugevdatud maatriksisüsteeme või mis tahes nende kombinatsioone.

Kõigist nendest materjalidest on klaaskiud kõige levinum komposiitmaterjal ja seda kasutati 1950. aastatel laialdaselt paadis ja autodes.

Komposiitmaterjal teeb teed lennundusse

Föderaalse Lennuagentuuri andmetel on komposiitmaterjalid olnud alates II maailmasõjast. Aastate jooksul on see ainulaadne materjali segu muutunud üha populaarsemaks ja täna võib leida mitmesuguseid lennukeid ja purilereid. Õhusõidukite struktuurid koosnevad tavaliselt 50-70% komposiitmaterjalist.

Klaasplast kasutati esmakordselt lennukites, mida Boeing oma reisijatasandis 1950-ndatel aastatel. Kui Boeing valis oma uue 787 Dreamlineri 2012. aastal välja, boasted, et õhusõiduk oli 50-protsendiline komposiitmaterjal. Tänapäeval täna lendavad uued lennukid sisaldavad peaaegu kõik oma komposiitmaterjalid oma kujundusele.

Kuigi komposiitmaterjalide jätkuvalt kasutatakse sageli lennundussektoris nende arvukate eeliste tõttu, osutavad mõned, et need materjalid kujutavad endast ohtu ka lennundusele.

Allpool kaalume tasakaalu ja kaalume selle materjali eeliseid ja puudusi.

Eelised

Kaalude vähendamine on komposiitmaterjalide kasutamise üks suurimaid eeliseid ja see on võtmetegur selle kasutamisel õhusõidukite konstruktsioonis . Fiber-tugevdatud maatriksisüsteemid on enamikus õhusõidukites leitud tugevamad kui traditsiooniline alumiinium, mis annab sileda pinna ja suurendab kütusekulu, mis on tohutu kasu.

Ka komposiitmaterjalid ei korrodeeri nii lihtsalt kui muud tüüpi konstruktsioonid. Nad ei purune metallist väsimusest ja nad hoiavad hästi struktuurilist painde keskkonda. Komposiitdetailid kauem kauem kui alumiinium, mis tähendab vähem hooldus- ja remondikulusid.

Puudused

Kuna komposiitmaterjalid ei laseks kergesti puruneks, siis on raske öelda, kas sisustuskonstruktsioon on üldse kahjustatud, ja see on loomulikult ainuke komposiitmaterjalide kasutamise puudus. Seevastu on alumiiniumist kõverate ja mõõnade tõttu lihtne struktuurikahjustusi tuvastada. Lisaks võib remonditööd komposiitpinna kahjustumise korral osutuda palju keerulisemaks, mis lõpuks muutub kulukaks.

Komposiitmaterjalis kasutatav vaht nõrgestab ka 150 kraadi madalate temperatuuride juures, mistõttu on õhusõidukitel oluline tulekahjude vältimiseks võtta täiendavaid ettevaatusabinõusid. Komposiitmaterjalidega seotud tulekahjud võivad vabastada toksilised aurud ja mikroosakesed õhus, põhjustades terviseriske. Temperatuur üle 300 kraadi võib põhjustada struktuurilist riket.

Lõpuks võib komposiitmaterjalid olla kallid, kuigi võib väita, et suured algkulud kompenseeritakse tavaliselt pikaajaliste kulude kokkuhoiuga.