Kompozitni materijali u zrakoplovnoj strukturi

Kompozitni materijali su naširoko korišteni u zrakoplovnoj industriji i omogućili su inženjerima da prevladaju prepreke koje sam ja bio kad koristim materijale pojedinačno. Konstitutivni materijali zadržavaju svoj identitet u kompozitima i inače se međusobno ne spajaju potpuno. Zajedno, materijali stvaraju 'hibridni' materijal koji ima poboljšana strukturna svojstva. Uobičajeni kompozitni materijali koji se koriste na zrakoplovima uključuju stakloplastike, ugljična vlakna i sustave s matricama ojačane vlaknima ili bilo koju kombinaciju bilo kojeg od ovih.

Od svih tih materijala, stakloplastični je najčešći kompozitni materijal i bio je prvo naširoko korišten u brodovima i automobilima u 1950-ima.

Kompozitni materijal ulazi u zrakoplovstvo

Prema Federalnoj agenciji za zrakoplovstvo, kompozitni materijal je već od Drugog svjetskog rata. Tijekom godina, ova jedinstvena mješavina materijala postaje sve popularnija i danas se može naći u mnogim različitim vrstama aviona, kao i jedrilicama. Strukture zrakoplova obično se sastoje od 50 do 70 posto kompozitnog materijala.

Fiberglass je prvi put korišten u zrakoplovstvu od strane Boeinga u putničkom zrakoplovu 1950-ih. Kada je Boeing 2012. godine pokrenuo novi 787 Dreamliner, hvalio se da je zrakoplov bio 50 posto kompozitnog materijala. Novi zrakoplovi koji valjaju s linije danas gotovo svi sadrže neku vrstu kompozitnog materijala u svoje dizajne.

Iako se kompoziti i dalje koriste s velikom učestalošću u zrakoplovnoj industriji zbog brojnih prednosti, neki kažu da ti materijali također predstavljaju sigurnosni rizik za zrakoplovstvo. Ispod smo balansirali vage i izmjerili prednosti i nedostatke ovog materijala.

prednosti

Smanjenje težine najveća je prednost korištenja kompozitnog materijala i ključni je čimbenik u korištenju u strukturi zrakoplova. Sustavi matričnih ojačana vlaknima su jači od tradicionalnog aluminijuma koji se nalazi na većini zrakoplova i pružaju glatku površinu i povećavaju učinkovitost goriva, što je velika prednost.

Također, kompozitni materijali ne korizeju jednako lako kao ostali tipovi struktura. Ne puknu od metalnog zamora i dobro se podupiru u strukturnim savijanjima. Kompozitni dizajn također traje duže od aluminija, što znači manje troškova održavanja i popravaka.

Nedostaci

Budući da se kompozitni materijali ne mogu lako slomiti, to je teško reći je li unutrašnja struktura uopće oštećena, a to je, naravno, najčešći nedostatak u korištenju kompozitnog materijala. Nasuprot tome, zbog aluminijskih savijanja i udubljenja lako je lako detektirati strukturne oštećenja. Osim toga, popravci mogu biti mnogo teži kada je kompozitna površina oštećena, što u konačnici postaje skupo.

Također, smola koja se koristi u kompozitnom materijalu slabi pri temperaturama nižim od 150 stupnjeva, što znači da je za te zrakoplove potrebno dodatne mjere predostrožnosti kako bi se izbjegle požari. Požari koji su uključeni u kompozitne materijale mogu ispuštati otrovne pare i mikročestice u zrak, uzrokujući zdravstvene rizike. Temperature iznad 300 stupnjeva mogu uzrokovati strukturni neuspjeh.

Konačno, kompozitni materijali mogu biti skupe, iako se može tvrditi da se visoki početni troškovi obično nadoknađuju dugoročnim uštedama troškova.