Kompozitné materiály v štruktúre lietadiel

Kompozitné materiály sú široko používané v leteckom priemysle a umožnili inžinierom prekonať prekážky, ktoré som mal pri používaní materiálov jednotlivo. Základné materiály si zachovávajú svoju identitu v kompozitoch a navzájom sa úplne nespájajú. Materiály spoločne vytvárajú „hybridný“ materiál, ktorý má zlepšené konštrukčné vlastnosti. Bežné kompozitné materiály používané na letúnoch zahŕňajú sklené vlákna, uhlíkové vlákna a matricové systémy vystužené vláknami alebo akúkoľvek kombináciu ktorýchkoľvek z nich.

Zo všetkých týchto materiálov je najčastejším kompozitným materiálom sklolaminát a v 50. rokoch sa v lodiach a automobiloch široko používal.

Kompozitný materiál sa presúva do letectva

Podľa Federálnej leteckej agentúry je kompozitný materiál od druhej svetovej vojny. V priebehu rokov sa táto unikátna zmes materiálu stala čoraz obľúbenejšou a dnes ju možno nájsť v mnohých rôznych druhoch lietadiel, ako aj v vetroňoch.Lietadlové konštrukcie sú zvyčajne tvorené 50 až 70% kompozitným materiálom.

Sklolaminát bol prvýkrát použitý v letectve Boeing v jeho osobné lietadlo v roku 1950. Keď Boeing v roku 2012 zaviedol svoj nový 787 Dreamliner, chválilo sa, že lietadlo má 50% kompozitný materiál. Nové lietadlá, ktoré sa valia z trate, dnes takmer všetky obsahujú do svojich návrhov nejaký druh kompozitného materiálu.

Aj keď sa kompozity v leteckom priemysle aj naďalej používajú s veľkou frekvenciou kvôli mnohým výhodám, niektorí hovoria, že tieto materiály predstavujú aj bezpečnostné riziko pre letectvo. Nižšie uvádzame váhy a zvážime výhody a nevýhody tohto materiálu.

výhody

Zníženie hmotnosti je jednou z najväčších výhod použitia kompozitného materiálu a je kľúčovým faktorom pri jeho používaní v konštrukcii lietadiel. Maticové systémy vystužené vláknami sú silnejšie ako tradičné hliníkové systémy nachádzajúce sa na väčšine lietadiel a poskytujú hladký povrch a zvyšujú palivovú účinnosť, čo je obrovský prínos.

Kompozitné materiály tiež nekorodujú tak ľahko ako iné typy konštrukcií. Nemajú trhliny z únavy kovu a dobre sa držia v prostredí štrukturálneho ohýbania. Kompozitné konštrukcie tiež trvajú dlhšie ako hliník, čo znamená menej nákladov na údržbu a opravy.

nevýhody

Pretože kompozitné materiály sa nerozbijú ľahko, je ťažké určiť, či bola vnútorná štruktúra vôbec poškodená, čo je samozrejme najväčšou nevýhodou použitia kompozitného materiálu. Na rozdiel od toho, pretože hliníkové ohyby a priehlbiny ľahko, je pomerne ľahké zistiť štrukturálne poškodenie. Okrem toho, opravy môžu byť oveľa ťažšie, keď je kompozitný povrch poškodený, čo sa nakoniec stáva nákladným.

Tiež živica použitá v kompozitnom materiáli oslabuje pri teplotách tak nízkych ako 150 stupňov, čo je dôležité pre tieto lietadlá, aby prijali mimoriadne opatrenia, aby sa zabránilo požiarom. Požiare spojené s kompozitnými materiálmi môžu uvoľňovať toxické výpary a mikročastice do ovzdušia, čo spôsobuje zdravotné riziká. Teploty nad 300 stupňov môžu spôsobiť štrukturálne zlyhanie.

Nakoniec, kompozitné materiály môžu byť drahé, aj keď možno tvrdiť, že vysoké počiatočné náklady sú typicky kompenzované dlhodobými úsporami nákladov.