Prednosti i mane kompozitnih materijala na avionima

Materijal ugljeničnih vlakana. Getty / Stiv Allen

Kompozitni materijali se široko koriste u Aircraft industriji i dozvolili su inženjerima da prevaziđu prepreke koje sam bio kada koristim materijale pojedinačno. Konstitutivni materijali zadržavaju svoj identitet u kompozitima i inače ne spajaju se potpuno jedno u drugo. Zajedno, materijali stvaraju "hibridni" materijal koji ima poboljšane strukturne osobine. Zajednički kompozitni materijali koji se koriste na avionima uključuju fiberglass, ugljenična vlakna i matrice sisteme ojačane fiberom ili bilo koja kombinacija bilo koje od ovih.

Od svih ovih materijala, stakloplastika je najčešći kompozitni materijal i prvi put se široko koristi u brodovima i automobilima 1950-ih.

Kompozitni materijal se kreće u vazduhoplovstvo

Prema Federalnoj agenciji za vazduhoplovstvo, kompozitni materijal se nalazio još od Drugog svetskog rata. Tokom godina, ova jedinstvena mešavina materijala postaje sve popularnija, a danas se može naći u mnogim različitim vrstama aviona, kao i na jedrilicama. Strukture vazduhoplova često se sastoje od 50 do 70 posto kompozitnih materijala.

Fiberglass prvi put koristi u avijaciji od strane Boinga u putničkom mlazu 1950-ih godina. Kada je Boing prešao svoj novi 787 Dreamliner u 2012., hvalio se da je avion bio 50% kompozitni materijal. Novi avioni koji se sklanjaju sa linije danas gotovo svi sadrže neku vrstu kompozitnog materijala u svojim dizajnom.

Iako kompoziti i dalje koriste velike frekvencije u vazduhoplovnoj industriji zbog svojih brojnih prednosti, neki tvrde da ovi materijali takođe predstavljaju sigurnosni rizik za vazduhoplovstvo.

U nastavku, uravnotežimo vage i izmerimo prednosti i mane ovog materijala.

Prednosti

Smanjenje težine je najveća prednost korišćenja kompozitnog materijala i ključni je faktor u korišćenju u strukturi aviona . Matrični sistemi ojačani vlaknima su jači od tradicionalnog aluminijuma koji se nalazi na većini aviona, a pružaju glatku površinu i povećavaju efikasnost goriva, što je velika prednost.

Takođe, kompozitni materijali ne korodiraju lako kao i druge vrste struktura. Ne pucaju od zamora metala i dobro drže u okruženju strukturalnog savijanja. Kompozitni dizajni traju duže od aluminijuma, što znači manje troškova održavanja i popravke.

Nedostaci

Zbog toga što kompozitni materijali ne rasklapaju lako, teško je reći da li je unutrašnja struktura uopšte oštećena i to je, naravno, najneophodniji nedostatak korišćenja kompozitnog materijala. Nasuprot tome, zbog aluminijumskih krivina i udubljenja, lako je otkriti strukturno oštećenje. Pored toga, popravke mogu biti mnogo teže kada je kompozitna površina oštećena, što na kraju postaje skupo.

Takođe, smola koja se koristi u kompozitnom materijalu slabi na temperaturama čak ni do 150 stepeni, što čini vaznim za ove avione da preduzmu dodatne mere predostrožnosti kako bi se izbegle požari. Požari uključeni u kompozitne materijale mogu osloboditi toksične isparenja i mikro čestice u vazduh, izazivajući zdravstvene rizike. Temperature iznad 300 stepeni mogu prouzrokovati kvara strukture.

Konačno, kompozitni materijali mogu biti skupi, mada se može tvrditi da su visoki inicijalni troškovi obično nadoknađeni dugoročnim uštedom troškova.