Vægt er alt, hvad det drejer sig om tyngre end luftmaskiner, og designere har kontinuerligt bestræbt sig på at forbedre løft til vægtforhold, siden mennesket først tog luften. Kompositmaterialer har spillet en stor rolle i vægttab, og i dag er der tre hovedtyper i brug: kulfiber-, glas- og aramidforstærket epoxy.; der er andre, såsom borforstærket (i sig selv en komposit, der er dannet på en wolframkerne).
Siden 1987 er brugen af kompositter i luftrum fordoblet hvert femte år, og der vises regelmæssigt nye kompositter.
Anvendelser
Kompositter er alsidige, bruges til både strukturelle applikationer og komponenter i alle fly og rumfartøj, fra varmluftsballon-gondoler og svævefly til passagerflyvemaskiner, jagerfly og rummet Shuttle. Anvendelser spænder fra komplette fly såsom Bøg Starship til vingeenheder, helikopterrotorblade, propeller, sæder og instrumentindkapslinger.
Typerne har forskellige mekaniske egenskaber og bruges inden for forskellige områder af flykonstruktion. Kulfiber har for eksempel unik træthedsadfærd og er sprød, som Rolls-Royce opdagede i 1960'erne da den innovative RB211-jetmotor med carbonfiber-kompressorblader mislykkedes katastrofalt på grund af fugl slår.
Mens en aluminiumfløj har en kendt levetid på metaludmattelse, er kulfiber langt mindre forudsigelig (men dramatisk forbedring hver dag), men bor fungerer godt (f.eks. i vingen til Advanced Tactical) Fighter). Aramidfibre ('Kevlar' er et velkendt proprietært mærke, der ejes af DuPont), er vidt brugt i form af honningkam til at konstruere meget stive, meget lette skotter, brændstoftanke og gulve. De bruges også i for- og bagkant vingekomponenter.
I et eksperimentelt program brugte Boeing med succes 1.500 sammensatte dele at udskifte 11.000 metalkomponenter i en helikopter. Brugen af kompositbaserede komponenter i stedet for metal som en del af vedligeholdelsescyklusserne vokser hurtigt inden for kommerciel og fritidsflyvning.
Samlet set er carbonfiber den mest anvendte kompositfiber til rumfartsapplikationer.
Fordele
Vi har allerede berørt nogle få, såsom vægtbesparelse, men her er en komplet liste:
- Vægtreduktion - besparelser i intervallet 20% -50% er ofte angivet.
- Det er let at samle komplekse komponenter ved hjælp af automatiserede opstillingsmaskiner og rotationsstøbningsprocesser.
- Monocoque ('single-shell') støbte strukturer leverer højere styrke ved en meget lavere vægt.
- Mekaniske egenskaber kan skræddersys ved hjælp af 'lay-up'-design med tilspidsede tykkelser af forstærkende klud og klædorientering.
- Kompositers termiske stabilitet betyder, at de ikke udvides / kontraheres overdrevent med en ændring i temperaturen (for eksempel en 90 ° F-landingsbane til -67 ° F ved 35.000 fod i løbet af få minutter).
- Høj slagfasthed - Kevlar (aramid) rustning afskærmer også fly - for at reducere utilsigtet skade på motorpyloner, der bærer motorstyringer og brændstofledninger.
- Høj skadetolerance forbedrer ulykkes overlevelsesevne.
- 'Galvanisk' - elektrisk - korrosionsproblemer, der ville opstå, når to forskellige metaller er i kontakt (især i fugtige havmiljøer) undgås. (Her spiller ikke-ledende glasfiber en rolle.)
- Kombinations træthed / korrosionsproblemer elimineres praktisk talt.
Fremtidsudsigter
Med stadigt stigende brændstofomkostninger og miljømæssig lobbyvirksomhed, kommerciel flyvning er under vedvarende pres for at forbedre ydelsen, og vægttab er en nøglefaktor i ligningen.
Ud over de daglige driftsomkostninger kan flyvedligeholdelsesprogrammer forenkles ved reduktion af komponenttællinger og korrosionsreduktion. Flykonstruktionsvirksomhedens konkurrencedygtige karakter sikrer, at enhver mulighed for at reducere driftsomkostninger udforskes og udnyttes, hvor det er muligt.
Der findes også konkurrence i militæret, med konstant pres for at øge nyttelast og rækkevidde, flyprestationsegenskaber og 'overlevelsesevne', ikke kun for fly, men også for missiler.
Kompositteknologi fortsætter med at gå videre, og fremkomsten af nye typer som basalt og kulstof nanorør former er bestemt til at fremskynde og udvide sammensat brug.
Når det kommer til rumfart, er kompositmaterialer her for at blive.