Kompositter i Boeings 787 Dreamliner

Hvad er den gennemsnitlige massefylde af de materialer, der bruges i en moderne flyvemaskine? Uanset hvad det er, har reduktionen i gennemsnitstæthed været enorm siden den Wright Brothers fløj den første praktiske fly. Drevet til at reducere vægten i fly er aggressivt og kontinuerligt og accelereres af hurtigt stigende brændstofpriser. Dette drev sænker specifikke brændstofomkostninger, forbedrer rækkevidden / nyttelast ligningen og hjælper miljøet. Kompositter spiller en vigtig rolle i moderne fly, og Boeing Dreamliner er ingen undtagelse i at opretholde den faldende vægttrend.

Douglas DC3 (dateres tilbage til 1936) havde en startvægt på ca. 25.200 pund med et passagerkomponent på ca. 25. Med en maksimal nyttelast på 350 miles er det omkring 3 pund pr. Passagermil. Boeing Dreamliner har en startvægt på 550.000 pund med 290 passagerer. Med et fuldt lastet interval på over 8.000 miles er det cirka ¼ pund pr. Passagermil - 1100% bedre!

Jet-motorer, bedre design, vægtbesparende teknologi såsom flue for wire - har alle bidraget til kvantespringet - men

Dreamliner har en airframe på næsten 50% kulfiber forstærket plast og andre kompositter. Denne tilgang giver gennemsnitligt 20 pct. Besparelser i forhold til mere konventionelle (og forældede) aluminium designs.

Kompositter i airframe har også vedligeholdelsesfordele. En typisk bundet reparation kan kræve 24 eller flere timers flyetid, men Boeing har udviklet en ny linje med vedligeholdelsesreparationsevne, som kræver mindre end en time at anvende. Denne hurtige teknik giver mulighed for midlertidige reparationer og en hurtig vending, hvorimod en sådan mindre skade muligvis har jordet et aluminiumsfly. Det er et spændende perspektiv.

Skroget er konstrueret i rørformede segmenter, som derefter sammenføjes under den endelige samling. Det siges, at brugen af ​​kompositter sparer 50.000 nitter pr. Fly. Hvert nitteplads ville have krævet vedligeholdelseskontrol som en mulig placering af fejl. Og det er bare nitter!

Dreamliner har GE (GEnx-1B) og Rolls Royce (Trent 1000) motorindstillinger, og begge bruger kompositter i vid udstrækning. Nacellerne (indløb og ventilatorhætter) er en indlysende kandidat til kompositter. Kompositter bruges dog endda i ventilatorbladene på GE-motorerne. Bladeteknologien har udviklet sig enormt siden Rolls-Royce RB211s dage. Den tidlige teknologi gjorde selskabet konkurs i 1971, da det er Hyfil-kulstoffiberventilatorblader mislykkedes i fuglestakstest.

General Electric har ført vejen med titanium-tipt komposit ventilatorbladteknologi siden 1995. I Dreamliner-kraftværket bruges kompositter til de første 5 trin i den 7-trins lavtryksturbin.

Hvad med nogle tal? GE-kraftværkets indkapslingshus med let vægt reducerer flyets vægt med 1200 pund (mere end ½ ton). Kassen er forstærket med carbon fiber fletning. Det er kun vægtbesparelsen i fancase, og det er en vigtig indikator for fordelene ved styrke / vægt ved kompositter. Dette skyldes, at en ventilatorbeholder skal indeholde alt affald i tilfælde af en ventilatorfejl. Hvis den ikke indeholder affaldet, kan motoren ikke godkendes til flyvning.

Vægt, der er gemt i klingermølleblade, sparer også vægt i den krævede indkapslingskasse og rotorer. Dette multiplicerer sin besparelse og forbedrer dens styrke / vægtforhold.

I alt indeholder hver Dreamliner ca. 70.000 pund (33 ton) carbonfiberarmeret plast - hvoraf cirka 45.000 (20 ton) pund er kulfiber.

De tidlige design- og produktionsproblemer ved anvendelse af kompositter i fly er nu blevet overvundet. Dreamliner er på toppen af ​​flybrændstofeffektiviteten, minimeret miljøpåvirkning og sikkerhed. Med reducerede komponenttællinger, lavere niveauer af vedligeholdelseskontrol og større lufttid reduceres supportomkostningerne markant for luftfartsoperatører.

Fra ventilatorblader til kroppen, vinger til vaskerum, Dreamliner's effektivitet ville være umulig uden avancerede kompositter.