Композитни материали в структурата на въздухоплавателните средства

Композитните материали са широко използвани в авиационната индустрия и са позволили на инженерите да преодолеят пречките, които съм бил при използването на материалите поотделно. Съставните материали запазват идентичността си в композитите и в противен случай не се сливат напълно един в друг. Заедно, материалите създават "хибриден" материал, който има подобрени структурни свойства. Общите композитни материали, използвани в самолетите, включват системи от фибростъкло, въглеродни влакна и армирани с влакна матрични системи или всякаква комбинация от тях.

От всички тези материали, фибростъкло е най-често срещаният композитен материал и за първи път е широко използван в лодки и автомобили през 50-те години.

Композитен материал Прави своя път в авиацията

Според Федералната агенция за въздухоплаване композитният материал е от времето на Втората световна война. През годините тази уникална смес от материали стана все по-популярна и днес може да се намери в много различни видове самолети, както и в планери.Структурите на въздухоплавателните средства обикновено са съставени от 50 до 70 процента композитен материал.

Фибростъкло е използвано за първи път в авиацията от Boeing в неговия пътнически самолет през 50-те години. Когато Boeing пусна новия си 787 Dreamliner през 2012 г., той се похвали, че самолетът е 50 процента композитен материал. Новите въздухоплавателни средства, които днес се движат почти изцяло, въвеждат в дизайна си някакъв композитен материал.

Въпреки че композитите продължават да се използват с голяма честота в авиационната индустрия поради многобройните си предимства, някои казват, че тези материали също представляват риск за безопасността на авиацията. По-долу балансираме везните и претегляме предимствата и недостатъците на този материал.

Предимства

Намаляването на теглото е най-голямото предимство на използването на композитен материал и е ключов фактор при използването му в структурата на въздухоплавателните средства. Матричните системи, подсилени с фибри, са по-здрави от традиционния алуминий, намиращ се на повечето самолети, и осигуряват гладка повърхност и увеличават разхода на гориво, което е огромна полза.

Също така, композитните материали не се корозират толкова лесно, колкото други видове структури. Те не се напукват от умора на метала и се задържат добре в структурни гъвкави среди. Композитните дизайни също издържат по-дълго от алуминия, което означава по-малко разходи за поддръжка и ремонт.

Недостатъци

Тъй като композитните материали не се разбиват лесно, е трудно да се определи дали вътрешната структура изобщо е била повредена и това, разбира се, е най-неблагоприятният недостатък при използването на композитния материал. За разлика от това, поради алуминиевите завои и вдлъбнатини лесно, е лесно да се открият структурни повреди. Освен това ремонтът може да бъде много по-труден, когато се повреди композитна повърхност, което в крайна сметка става скъпо.

Също така, смолата, използвана в композитния материал, отслабва при температури до 150 градуса, което прави важно тези самолети да вземат допълнителни предпазни мерки, за да избегнат пожари. Пожарите, свързани с композитни материали, могат да отделят токсични изпарения и микрочастици във въздуха, което води до рискове за здравето. Температурите над 300 градуса могат да причинят структурна повреда.

И накрая, композитните материали могат да бъдат скъпи, въпреки че може да се твърди, че високите първоначални разходи обикновено се компенсират от дългосрочните икономии на разходи.