Kompozitové materiály v letecké konstrukci

Kompozitní materiály jsou široce používány v leteckém průmyslu a umožňují inženýrům překonat překážky, které jsem při používání materiálů použil. Vlastní materiály si zachovávají svou identitu v kompozitních materiálech a jinak se zcela nespojují. Materiály spolu vytvářejí "hybridní" materiál, který má zlepšené strukturní vlastnosti. Společné kompozitní materiály používané na letadlech zahrnují skelná vlákna, uhlíkové vlákno a vláknité matricové systémy nebo jakoukoli kombinaci těchto.

Ze všech těchto materiálů je sklolaminát nejběžnějším kompozitním materiálem a nejprve se v padesátých letech poprvé široce používalo v lodích a automobilech.

Kompozitní materiál se dostal do letadla

Podle Federální agentury pro letectví je kompozitní materiál již od druhé světové války. V průběhu let se tato jedinečná směs materiálu stala stále populárnější a dnes se nachází v mnoha různých typech letadel, stejně jako v kluzácích. Struktury letadel jsou obvykle tvořeny 50 až 70 procent kompozitního materiálu.

Sklolaminát byl poprvé použit v letectví společností Boeing ve svém leteckém letadle v padesátých letech minulého století. Když Boeing v roce 2012 vyrazil svůj nový snímač Dreamlander 787, chlubil se, že letadlo bylo 50% kompozitního materiálu. Nové letadla, které se odvíjejí od linky, dnes téměř všechny obsahují nějaký kompozitní materiál do svých návrhů.

Přestože kompozity jsou v leteckém průmyslu nadále používány s velkou četností kvůli jejich četným výhodám, někteří říkají, že tyto materiály také představují bezpečnostní riziko pro letectví.

Nižší rovnováhy vážíme a zvážíme výhody a nevýhody tohoto materiálu.

Výhody

Redukce hmotnosti je největší výhodou použití kompozitního materiálu a je klíčovým faktorem při jeho použití v konstrukci letadel. Systémy matrice vyztužené vlákny jsou silnější než tradiční hliník, který se nachází na většině letadel a zajišťují hladký povrch a zvýšení účinnosti paliva, což je obrovský přínos.

Také kompozitní materiály nekorodují stejně snadno jako jiné typy konstrukcí. Nevyskytují se při kovové únavě a dobře se drží v konstrukčním ohybném prostředí. Kompozitní konstrukce také trvají déle než hliník, což znamená méně nákladů na údržbu a opravy.

Nevýhody

Vzhledem k tomu, že kompozitní materiály se nerozbijí snadno, je těžké zjistit, zda vnitřní struktura byla poškozena vůbec, a to je samozřejmě nejvíce znevýhodňující kompozitní materiál. Naproti tomu díky hliníkovým ohybům a záhybům lze snadno odhalit strukturální poškození. Navíc opravy mohou být mnohem obtížnější, jestliže je poškozený kompozitní povrch, což se nakonec stává nákladným.

Také pryskyřice používaná v kompozitních materiálech oslabuje při teplotách až 150 stupňů, takže je důležité, aby tyto letadla přijaly zvláštní opatření, aby se zabránilo požáru. Požáry spojené s kompozitními materiály mohou uvolňovat toxické výpary a mikročástice do ovzduší a způsobit zdravotní rizika. Teploty nad 300 stupňů mohou způsobit selhání konstrukce.

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