Σύνθετα υλικά στη δομή του αεροσκάφους

Τα σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται ευρέως στη Βιομηχανία Αεροσκαφών και έχουν επιτρέψει στους μηχανικούς να ξεπεράσουν τα εμπόδια που με έκαναν όταν χρησιμοποιούσα τα υλικά ξεχωριστά. Τα συστατικά υλικά διατηρούν την ταυτότητά τους στα σύνθετα υλικά και δεν συγχωνεύονται εντελώς μεταξύ τους. Μαζί, τα υλικά δημιουργούν ένα «υβριδικό» υλικό που έχει βελτιωμένες δομικές ιδιότητες. Τα κοινά σύνθετα υλικά που χρησιμοποιούνται στα αεροπλάνα περιλαμβάνουν συστήματα από ίνες από ίνες από ίνες υάλου, ίνες άνθρακα και ενισχυμένες με ίνες ή οποιοδήποτε συνδυασμό αυτών.

Από όλα αυτά τα υλικά, το fiberglass είναι το πιο συνηθισμένο σύνθετο υλικό και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε πλοία και αυτοκίνητα το 1950.

Το σύνθετο υλικό μπαίνει στην αεροναυπηγική

Σύμφωνα με την Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Αεροπορίας, το σύνθετο υλικό ήταν γύρω από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο. Με τα χρόνια, αυτό το μοναδικό μίγμα υλικού έχει γίνει όλο και πιο δημοφιλές, και σήμερα μπορεί να βρεθεί σε πολλά διαφορετικά είδη αεροπλάνων, καθώς και ανεμόπτερα. Οι δομές των αεροσκαφών αποτελούνται συνήθως από 50 έως 70 τοις εκατό σύνθετο υλικό.

Το Fiberglass χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στην αεροπορία από τη Boeing με το αεριωθούμενο επιβατικό αεροσκάφος της το 1950. Όταν η Boeing ξεκίνησε το νέο της 787 Dreamliner το 2012, καυχήθηκε ότι το αεροσκάφος ήταν 50% σύνθετο υλικό. Τα νέα αεροσκάφη που κυκλοφορούν από τη γραμμή σήμερα σχεδόν όλα ενσωματώνουν κάποιο είδος σύνθετου υλικού στα σχέδιά τους.

Παρόλο που τα σύνθετα υλικά συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται με μεγάλη συχνότητα στην αεροπορική βιομηχανία λόγω των πολυάριθμων πλεονεκτημάτων τους, ορισμένοι λένε ότι αυτά τα υλικά αποτελούν επίσης κίνδυνο για την αεροπορία. Παρακάτω, ζυγίζουμε τις κλίμακες και ζυγίζουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτού του υλικού.

Πλεονεκτήματα

Η μείωση βάρους είναι το μοναδικό μεγαλύτερο πλεονέκτημα της χρήσης σύνθετου υλικού και είναι ο βασικός παράγοντας στη χρήση της στη δομή των αεροσκαφών. Τα συστήματα μήτρας ενισχυμένα με ίνες είναι πιο ισχυρά από το παραδοσιακό αλουμίνιο που βρίσκεται στα περισσότερα αεροσκάφη και παρέχουν μια ομαλή επιφάνεια και αυξάνουν την απόδοση καυσίμου, γεγονός που αποτελεί τεράστιο όφελος.

Επίσης, τα σύνθετα υλικά δεν διαβρώνονται τόσο εύκολα όσο οι άλλοι τύποι κατασκευών. Δεν σπάσουν από την κόπωση μετάλλων και κρατούν καλά σε δομικά περιβάλλοντα κάμψης. Τα σύνθετα σχέδια διαρκούν περισσότερο από το αλουμίνιο, πράγμα που σημαίνει μικρότερο κόστος συντήρησης και επισκευής.

Μειονεκτήματα

Επειδή τα σύνθετα υλικά δεν σπάνε εύκολα, αυτό καθιστά δύσκολο να πει κανείς αν η εσωτερική δομή έχει υποστεί ζημιά καθόλου και αυτό, φυσικά, είναι το μόνο που αφορά περισσότερο το μειονέκτημα για τη χρήση του σύνθετου υλικού. Αντίθετα, λόγω των στροφών και των χορδών αλουμινίου, είναι εύκολο να ανιχνευθούν δομικές βλάβες. Επιπλέον, οι επισκευές μπορούν να είναι πολύ πιο δύσκολες όταν μια σύνθετη επιφάνεια έχει υποστεί ζημιά, η οποία τελικά καθίσταται δαπανηρή.

Επίσης, η ρητίνη που χρησιμοποιείται σε σύνθετο υλικό αποδυναμώνεται σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο 150 μοίρες, καθιστώντας σημαντικό τα αεροσκάφη αυτά να λαμβάνουν πρόσθετες προφυλάξεις για την αποφυγή πυρκαγιών. Οι πυρκαγιές που εμπλέκονται σε σύνθετα υλικά μπορούν να απελευθερώσουν τοξικά αέρια και μικροσωματίδια στον αέρα προκαλώντας κινδύνους για την υγεία. Θερμοκρασίες άνω των 300 μοιρών μπορεί να προκαλέσουν δομική αστοχία.

Τέλος, τα σύνθετα υλικά μπορεί να είναι δαπανηρά, αν και μπορεί να υποστηριχθεί ότι το υψηλό αρχικό κόστος αντισταθμίζεται συνήθως από τη μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση κόστους.