Kompozitni materiali v strukturi letal

Kompozitni materiali se široko uporabljajo v letalski industriji in so inženirjem omogočili premagovanje ovir, ki so bile pri uporabi posameznih materialov. Sestavni materiali ohranjajo svojo identiteto v kompozitih in se drugače popolnoma ne združujejo. Materiali skupaj ustvarijo hibridni material, ki ima izboljšane strukturne lastnosti. Skupni kompozitni materiali, ki se uporabljajo na letalih, vključujejo matrične sisteme iz steklenih vlaken, ogljikovih vlaken in vlaknenih matric ali katero koli kombinacijo teh materialov.

Od vseh teh materialov je steklena vlakna najpogostejši kompozitni material in se je prvič široko uporabljala v čolnih in avtomobilih v petdesetih letih.

Sestavljeni material omogoča njegovo pot v letalstvo

Po podatkih Zvezne agencije za letalstvo je sestavljeni material že od druge svetovne vojne. Skozi leta je ta edinstvena mešanica materiala postala vse bolj priljubljena, danes pa jo lahko najdemo v številnih različnih vrstah letal, pa tudi v jadralnih letalih.Strukture letal so običajno sestavljene iz 50 do 70 odstotkov kompozitnega materiala.

Fiberglass se je v letalstvu prvič uporabljal s strani Boeinga v potniškem letalu v petdesetih letih. Ko je Boeing leta 2012 uvedel svoj novi 787 Dreamliner, se je ponašal s 50-odstotnim kompozitnim materialom. Nova letala, ki se danes izločajo iz linije, skoraj vse vključujejo svoje sestavljene materiale.

Čeprav se kompoziti še vedno zelo pogosto uporabljajo v letalski industriji zaradi številnih prednosti, nekateri pravijo, da ti materiali predstavljajo tudi varnostno tveganje za letalstvo. Spodaj smo uravnotežili tehtnice in pretehtali prednosti in slabosti tega materiala.

Prednosti

Zmanjšanje teže je največja prednost uporabe sestavljenega materiala in je ključni dejavnik pri uporabi v strukturi zrakoplova. Matrični sistemi, ojačani z vlakni, so močnejši od tradicionalnega aluminija na večini letal, zagotavljajo gladko površino in povečajo učinkovitost porabe goriva, kar je velika prednost.

Tudi kompozitni materiali se ne korodirajo tako enostavno kot druge vrste konstrukcij. Ne razbijejo utrujenosti kovin in se dobro zadržujejo v strukturnih prilagodljivih okoljih. Kompozitni načrti tudi trajajo dlje kot aluminij, kar pomeni manj stroškov vzdrževanja in popravil.

Slabosti

Ker se kompozitni materiali ne zlahka lomijo, je težko ugotoviti, ali je notranja struktura poškodovana in to je seveda najpomembnejša pomanjkljivost pri uporabi kompozitnega materiala. V nasprotju s tem pa je zaradi aluminijastih krivin in vdolb enostavno zaznati strukturne poškodbe. Poleg tega je popravilo lahko veliko težje, če je poškodovana kompozitna površina, kar na koncu postane drago.

Tudi smola, ki se uporablja v kompozitnem materialu, slabi pri temperaturah do 150 stopinj, zaradi česar je pomembno, da ti zrakoplovi sprejmejo dodatne varnostne ukrepe, da bi se izognili požaru. Požari, povezani s kompozitnimi materiali, lahko v zrak sproščajo strupene hlape in mikro-delce, kar povzroča zdravstvena tveganja. Temperature nad 300 stopinj lahko povzročijo strukturne okvare.

Končno so kompozitni materiali lahko dragi, čeprav je mogoče trditi, da so visoki začetni stroški običajno izravnani z dolgoročnimi prihranki stroškov.