Komposiittimateriaalit ilma-aluksen rakenteessa

Komposiittimateriaaleja käytetään laajalti ilma-alusteollisuudessa ja ovat antaneet insinööreille mahdollisuuden voittaa esteitä, joita olin käyttäessään materiaaleja erikseen. Aineosat säilyttävät identiteettinsä komposiiteissa eivätkä muuten sulautu täysin toisiinsa. Yhdessä materiaalit luovat "hybridi" -materiaalin, jolla on parantuneet rakenteelliset ominaisuudet. Lentokoneissa käytettävät tavalliset komposiittimateriaalit sisältävät lasikuitu-, hiilikuitu- ja kuituvahvistetut matriisijärjestelmät tai minkä tahansa näiden yhdistelmän.

Kaikista näistä materiaaleista lasikuitu on yleisimpiä komposiittimateriaaleja, ja sitä käytettiin ensin laajasti veneissä ja autoissa 1950-luvulla.

Komposiittimateriaali Tekee ilmailuun

Liittovaltion ilmailuviraston mukaan komposiittimateriaali on ollut toisen maailmansodan jälkeen. Vuosien mittaan tämä ainutlaatuinen materiaaliyhdistelmä on tullut yhä suositumpi, ja nykyään se löytyy monista erilaisista lentokoneista sekä purjelentokoneista.Lentokoneiden rakenteet koostuvat tavallisesti 50-70 prosentista komposiittimateriaalista.

Lasikuitua käytettiin ensimmäisen kerran lentoliikenteessä Boeingin matkustajajuhalla 1950-luvulla. Kun Boeing julkaisi uuden 787 Dreamlinerin vuonna 2012, se kehui siihen, että ilma-alus oli 50 prosenttia komposiittimateriaalia. Uudet lentokoneet, jotka liikkuvat linjalta tänään, sisältävät lähes kaikenlaisen komposiittimateriaalin malleihinsa.

Vaikka komposiitteja käytetään edelleen suuressa määrin ilmailualalla lukuisten etujensa vuoksi, jotkut sanovat, että nämä materiaalit aiheuttavat myös turvallisuusriskin ilmailulle. Alla tasapainotamme asteikot ja punnitaan tämän materiaalin edut ja haitat.

edut

Painonpudotus on komposiittimateriaalien käytön suurin etu ja se on keskeinen tekijä sen käyttämisessä ilma-aluksen rakenteessa. Kuituvahvistetut matriisijärjestelmät ovat vahvempia kuin useimmissa ilma-aluksissa löydetty perinteinen alumiini, ja ne tarjoavat tasaisen pinnan ja lisäävät polttoainetehokkuutta, mikä on valtava hyöty.

Komposiittimateriaalit eivät myöskään syövytä yhtä helposti kuin muutkin rakenteet. Ne eivät repeydy metallin väsymyksestä, ja ne kestävät hyvin rakenteellisissa taipumisympäristöissä. Komposiittimallit kestävät myös pidempään kuin alumiini, mikä vähentää huolto- ja korjauskustannuksia.

haitat

Koska komposiittimateriaalit eivät murtuu helposti, on vaikea sanoa, onko sisustusrakenne vahingoittunut lainkaan, ja tämä on tietysti kaikkein eniten kosteus komposiittimateriaalin käytölle. Sitä vastoin, koska alumiiniset mutkat ja kolot ovat helposti, rakenteellisten vaurioiden havaitseminen on melko helppoa. Lisäksi korjaukset voivat olla paljon vaikeampia, kun komposiittipinta on vaurioitunut, mikä lopulta tulee kalliiksi.

Myös komposiittimateriaalissa käytetty hartsi heikkenee niinkin alhaisissa lämpötiloissa kuin 150 astetta, mikä merkitsee, että näiden lentokoneiden on otettava käyttöön ylimääräisiä varotoimia tulipalojen välttämiseksi. Komposiittimateriaalien aiheuttamat palot voivat vapauttaa myrkyllisiä huuruja ja mikrohiukkasia ilmaan, mikä aiheuttaa terveysriskejä. Yli 300 asteen lämpötilat voivat aiheuttaa rakenteellisia vikoja.

Lopuksi komposiittimateriaalit voivat olla kalliita, vaikka voidaan väittää, että korkeat alkukustannukset kompensoidaan tyypillisesti pitkäaikaisilla kustannussäästöillä.