Композитные материалы в конструкции самолета

Композитные материалы широко используются в авиационной промышленности и позволили инженерам преодолеть препятствия, которые были у меня при использовании материалов по отдельности. Составляющие материалы сохраняют свою идентичность в композитах и ​​иначе полностью не сливаются друг с другом. Вместе материалы создают «гибридный» материал с улучшенными структурными свойствами. Обычные композитные материалы, используемые в самолетах, включают в себя стекловолокно, углеродное волокно и армированные волокном матричные системы или любую их комбинацию.

Из всех этих материалов стекловолокно является наиболее распространенным композитным материалом и впервые широко использовалось в лодках и автомобилях в 1950-х годах.

Композитный материал пробивается в авиацию

По данным Федерального агентства по авиации, композитный материал существует со времен Второй мировой войны. С годами эта уникальная смесь материалов становится все более популярной, и сегодня ее можно найти на самых разных типах самолетов, а также на планерах.Авиационные конструкции обычно состоят из 50-70% композитного материала.

Стекловолокно впервые было использовано в авиации Боингом в пассажирском самолете в 1950-х годах. Когда Boeing выпустил свой новый 787 Dreamliner в 2012 году, он похвастался, что самолет был на 50 процентов составным материалом. Новые самолеты с конвейера сегодня почти все включают какой-то композитный материал в свои конструкции.

Хотя композиты продолжают использоваться с большой частотой в авиационной промышленности из-за их многочисленных преимуществ, некоторые говорят, что эти материалы также представляют угрозу безопасности для авиации. Ниже мы уравновешиваем весы и взвешиваем достоинства и недостатки этого материала.

преимущества

Снижение веса является единственным большим преимуществом использования композитного материала и является ключевым фактором при его использовании в конструкции самолета. Армированные волокном матричные системы прочнее, чем традиционный алюминий, встречающийся на большинстве самолетов, и они обеспечивают гладкую поверхность и повышают топливную экономичность, что является огромным преимуществом.

Кроме того, композитные материалы не подвержены коррозии так же легко, как и другие типы конструкций. Они не растрескиваются от усталости металла и хорошо держатся в условиях изгиба конструкции. Композитные конструкции также служат дольше, чем алюминий, что означает меньшие затраты на обслуживание и ремонт.

Недостатки

Поскольку композитные материалы не ломаются легко, это затрудняет определение того, была ли внутренняя структура вообще повреждена, и это, конечно, является единственным наиболее значительным недостатком использования композитного материала. Напротив, из-за легкого изгиба и вмятин алюминия довольно легко обнаружить структурное повреждение. Кроме того, ремонт может быть гораздо сложнее, когда композитная поверхность повреждена, что в конечном итоге становится дорогостоящим.

Кроме того, смола, используемая в композитном материале, ослабевает при температурах до 150 градусов, поэтому для таких самолетов важно принять дополнительные меры предосторожности, чтобы избежать пожара. Пожары, связанные с композитными материалами, могут выделять токсичные пары и микрочастицы в воздух, создавая опасность для здоровья. Температура выше 300 градусов может вызвать разрушение конструкции.

Наконец, композитные материалы могут быть дорогими, хотя можно утверждать, что высокие первоначальные затраты обычно компенсируются долгосрочной экономией затрат.