Kompozitní materiály ve struktuře letadel

Kompozitní materiály jsou široce používány v leteckém průmyslu a umožnily inženýrům překonat překážky, které jsem použil při individuálním použití materiálů. Základní materiály si zachovávají svou identitu v kompozitech a nespojují se navzájem zcela jinak. Tyto materiály společně vytvářejí „hybridní“ materiál, který má zlepšené konstrukční vlastnosti. Společné kompozitní materiály používané v letadlech zahrnují laminátové systémy ze skleněných vláken, uhlíkových vláken a vlákny vyztužené matrice nebo jakoukoli kombinaci těchto systémů.

Ze všech těchto materiálů, sklolaminát je nejběžnější kompozitní materiál a byl poprvé široce používán v lodích a automobilech v roce 1950.

Kompozitní materiál se dostává do letectví

Podle Federální letecké agentury je kompozitní materiál od druhé světové války. V průběhu let se tato jedinečná směs materiálu stala stále populárnější a dnes ji lze nalézt v mnoha různých typech letadel, stejně jako kluzáků.Konstrukce letadel se obvykle skládají z 50 až 70% kompozitního materiálu.

Sklolaminát byl nejprve používán v letectví Boeing v jeho cestujícím proudu v padesátých létech. Když Boeing v roce 2012 uvedl na trh nový model 787 Dreamliner, chlubil se, že letoun je z 50% složeného materiálu. Nové letouny odlétají dnes téměř všichni do svých návrhů nějaký druh kompozitního materiálu.

Ačkoliv jsou kompozity v leteckém průmyslu i nadále využívány s velkou četností díky svým četným výhodám, někteří říkají, že tyto materiály také představují bezpečnostní riziko pro letectví. Dole vyvažujeme váhy a zvažujeme výhody a nevýhody tohoto materiálu.

Výhody

Snížení hmotnosti je jedinou největší výhodou použití kompozitního materiálu a je klíčovým faktorem jeho využití v konstrukci letadel. Maticové systémy vyztužené vlákny jsou silnější než tradiční hliník na většině letadel, a poskytují hladký povrch a zvyšují účinnost paliva, což je obrovský přínos.

Také kompozitní materiály nekorodují tak snadno jako jiné typy konstrukcí. Neodolávají se únavě kovu a dobře se drží v prostředích strukturálního ohýbání. Kompozitní konstrukce také vydrží déle než hliník, což znamená méně nákladů na údržbu a opravy.

Nevýhody

Vzhledem k tomu, že kompozitní materiály se nedají lehce zlomit, je obtížné zjistit, zda byla vnitřní konstrukce poškozena vůbec, a to je samozřejmě jedinou nevýhodou pro použití kompozitního materiálu. Naproti tomu díky hliníkovým ohybům a průhybům snadno zjistíte poškození konstrukce. Navíc, opravy mohou být mnohem obtížnější, když je poškozen kompozitní povrch, který se nakonec stává nákladným.

Také pryskyřice použitá v kompozitních materiálech oslabuje při teplotách tak nízkých, jako je 150 stupňů, což je důležité pro tato letadla, aby přijaly zvláštní opatření, aby se zabránilo požárům. Požáry spojené s kompozitními materiály mohou uvolňovat toxické výpary a mikročástice do ovzduší, což způsobuje zdravotní rizika. Teploty nad 300 stupňů mohou způsobit strukturální selhání.

Konečně mohou být kompozitní materiály drahé, i když lze tvrdit, že vysoké počáteční náklady jsou obvykle kompenzovány dlouhodobými úsporami nákladů.