Композиційні матеріали в структурі літаків

Композиційні матеріали широко використовуються в авіаційній промисловості і дозволяють інженерам подолати перешкоди, які були у мене при використанні матеріалів окремо. Складові матеріали зберігають свою ідентичність у композитах і в іншому випадку не зливаються повністю один з одним. Разом матеріали створюють «гібридний» матеріал, який має поліпшені структурні властивості. Загальні композитні матеріали, що використовуються на літаках, включають системи скловолокна, вуглецевого волокна та армовані волокнами матричні системи або будь-яку їх комбінацію.

З усіх цих матеріалів скловолокно є найбільш поширеним композитним матеріалом і вперше широко використовується в човнах і автомобілях в 1950-х роках.

Композитний матеріал робить свій шлях в авіацію

За даними Федерального авіаційного агентства, композитний матеріал існує ще з часів Другої світової війни. Протягом багатьох років ця унікальна суміш матеріалу стає все більш популярною, і сьогодні її можна зустріти в багатьох різних типах літаків, а також в планерах.Авіаційні структури зазвичай складаються з 50-70% композитного матеріалу.

Скловолокно вперше було використано в авіації Boeing в його пасажирському літаку в 1950-х роках. Коли Boeing випустив свій новий 787 Dreamliner в 2012 році, він хвалився, що літак був 50-відсотковим композитним матеріалом. Нові літаки, що кочують сьогодні, майже всі включають в свої конструкції якийсь композитний матеріал.

Хоча композити продовжують використовуватися з великою частотою в авіаційній промисловості через їх численні переваги, деякі кажуть, що ці матеріали також становлять ризик для безпеки авіації. Нижче ми порівнюємо ваги і зважуємо переваги і недоліки цього матеріалу.

Переваги

Зниження ваги є найбільшою перевагою використання композиційного матеріалу і є ключовим фактором його використання у структурі літаків. Матричні системи, армовані волокном, міцніші, ніж традиційний алюміній, який використовується на більшості літаків, і забезпечують гладку поверхню і підвищують ефективність використання палива, що є величезною перевагою.

Крім того, композиційні матеріали не роз'їдаються так само легко, як інші типи конструкцій. Вони не тріскаються від втоми металу, і вони добре тримаються в структурних умовах згинання. Композитні конструкції також тривають довше, ніж алюміній, що означає меншу вартість технічного обслуговування та ремонту.

Недоліки

Оскільки композитні матеріали не розбиваються легко, це ускладнює визначення того, чи була внутрішня структура пошкоджена взагалі, і це, звичайно, є самим недоліком у використанні композиційного матеріалу. Навпаки, через алюмінієві вигини і вм'ятини легко виявляються конструктивні пошкодження. Крім того, ремонт може бути набагато складніше, якщо пошкоджена композитна поверхня, що в кінцевому підсумку стає дорогим.

Крім того, смола, що використовується в композитному матеріалі, слабшає при температурах до 150 градусів, що робить його важливим для запобігання пожежам. Пожежі, пов'язані з композитними матеріалами, можуть викидати в повітря токсичні пари і мікрочастинки, що створює ризик для здоров'я. Температура вище 300 градусів може спричинити структурні збої.

Нарешті, композитні матеріали можуть бути дорогими, хоча можна стверджувати, що високі початкові витрати зазвичай компенсуються довгостроковою економією коштів.