Materiały kompozytowe w konstrukcji samolotu

Materiały kompozytowe są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym i pozwoliły inżynierom przezwyciężyć przeszkody, które były dla mnie podczas korzystania z materiałów indywidualnie. Materiały składowe zachowują swoją tożsamość w kompozytach i nie łączą się całkowicie ze sobą. Łącznie materiały tworzą „hybrydowy” materiał o ulepszonych właściwościach strukturalnych. Powszechnie stosowane materiały kompozytowe stosowane w samolotach obejmują włókna szklane, włókna węglowe i systemy matrycowe wzmocnione włóknami lub dowolne ich kombinacje.

Ze wszystkich tych materiałów włókno szklane jest najczęściej stosowanym materiałem kompozytowym i po raz pierwszy szeroko stosowane w łodziach i samochodach w latach 50. XX wieku.

Materiał kompozytowy Dostaje się do lotnictwa

Według Federalnej Agencji Lotniczej materiał kompozytowy istnieje od czasów II wojny światowej. Z biegiem lat ta unikalna mieszanka materiałów stała się coraz bardziej popularna, a dziś można ją znaleźć w wielu różnych rodzajach samolotów, a także szybowców.Konstrukcje samolotów są zwykle wykonane z materiału kompozytowego w ilości od 50 do 70 procent.

Fiberglass został po raz pierwszy użyty w lotnictwie przez Boeinga w swoim odrzutowcu pasażerskim w latach 50-tych. Kiedy Boeing wprowadził na rynek nowy model 787 Dreamliner w 2012 roku, chwalił się, że samolot jest w 50 procentach materiałem kompozytowym. Nowe samoloty staczające się dziś z linii prawie wszystkie zawierają w swoich projektach jakiś rodzaj materiału kompozytowego.

Chociaż kompozyty są nadal używane z dużą częstotliwością w przemyśle lotniczym ze względu na ich liczne zalety, niektórzy twierdzą, że materiały te stanowią również zagrożenie dla bezpieczeństwa w lotnictwie. Poniżej wyważamy wagi i ważymy zalety i wady tego materiału.

Zalety

Zmniejszenie ciężaru jest największą zaletą stosowania materiałów kompozytowych i jest kluczowym czynnikiem w korzystaniu z niego w konstrukcji samolotu. Wzmocnione włóknami systemy matrycowe są mocniejsze niż tradycyjne aluminium występujące w większości samolotów i zapewniają gładką powierzchnię oraz zwiększają oszczędność paliwa, co jest ogromną korzyścią.

Ponadto materiały kompozytowe nie korodują tak łatwo, jak inne rodzaje konstrukcji. Nie pękają z powodu zmęczenia metalu i dobrze radzą sobie w elastycznych konstrukcjach. Kompozytowe konstrukcje działają również dłużej niż aluminium, co oznacza mniej kosztów konserwacji i napraw.

Niedogodności

Ponieważ materiały kompozytowe nie pękają łatwo, trudno jest stwierdzić, czy struktura wnętrza została w ogóle uszkodzona, a to oczywiście dotyczy najbardziej niekorzystnych czynników związanych z wykorzystaniem materiału kompozytowego. W przeciwieństwie do tego, z powodu łatwych wygięć i wgnieceń aluminiowych, łatwo jest wykryć uszkodzenia strukturalne. Dodatkowo naprawy mogą być znacznie trudniejsze, gdy powierzchnia kompozytu jest uszkodzona, co ostatecznie staje się kosztowne.

Ponadto żywica stosowana w materiale kompozytowym osłabia się w temperaturach tak niskich, jak 150 stopni, co sprawia, że ​​dla tych samolotów ważne jest, aby podjąć dodatkowe środki ostrożności w celu uniknięcia pożarów. Pożary związane z materiałami kompozytowymi mogą uwalniać toksyczne opary i mikrocząstki do powietrza, powodując zagrożenie dla zdrowia. Temperatury powyżej 300 stopni mogą spowodować uszkodzenie konstrukcji.

Wreszcie, materiały kompozytowe mogą być kosztowne, chociaż można argumentować, że wysokie koszty początkowe są zwykle równoważone przez długoterminowe oszczędności.