Преимущества и недостатки композиционных материалов на самолетах

Составные материалы в конструкции самолетов

Композиционные материалы широко используются в авиационной промышленности и позволяют инженерам преодолевать препятствия, которые я использовал при использовании материалов в отдельности. Составные материалы сохраняют свою идентичность в композитах и ​​не сливаются друг с другом полностью. Вместе материалы создают «гибридный» материал, который обладает улучшенными структурными свойствами. Общие составные материалы, используемые на самолетах, включают в себя стекловолоконные, углеродные волокна и армированные волокном матричные системы или любую комбинацию любого из них.

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

Композитный материал пробивается в авиацию

По данным Федерального агентства по авиации, композиционный материал существует со времен Второй мировой войны. На протяжении многих лет эта уникальная смесь материалов становится все более популярной, и сегодня ее можно найти во многих различных типах самолетов, а также в планерах. Конструкции воздушных судов обычно составляют от 50 до 70 процентов композитного материала.

Стеклопластик впервые был использован в авиации компанией Boeing на пассажирском самолете в 1950-х годах. Когда Boeing выпустила свой новый 787 Dreamliner в 2012 году, он похвастался тем, что самолет составлял 50 процентов композитного материала. Сегодня новые самолеты, спускающиеся с линии, почти все включают в свой дизайн какой-то композитный материал.

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 балансируем весы и взвешиваем преимущества и недостатки этого материала.

Преимущества

Снижение веса является единственным преимуществом использования композитного материала и является ключевым фактором его использования в конструкции самолета. Усиленные волокном матричные системы сильнее, чем традиционный алюминий, обнаруженный на большинстве самолетов, и обеспечивают гладкую поверхность и повышают топливную эффективность, что является огромным преимуществом.

Кроме того, композиционные материалы не корродируют так же легко, как другие типы конструкций. Они не трескаются от усталости металла, и они хорошо удерживаются в конструкционных изгибах. Композитные конструкции также прослужит дольше, чем алюминий, что означает меньше затрат на техническое обслуживание и ремонт.

Недостатки

Поскольку композиционные материалы не ломаются легко, это затрудняет определение того, была ли вообще повреждена внутренняя структура, и это, конечно, является самым большим недостатком для использования композитного материала. Напротив, из-за алюминиевых изгибов и вмятин легко, легко обнаружить структурные повреждения. Кроме того, ремонт может быть намного сложнее при повреждении составной поверхности, что в конечном итоге становится дорогостоящим.

Кроме того, смола, используемая в композиционном материале, слабеет при температурах до 150 градусов, что делает важным для этих самолетов принимать дополнительные меры предосторожности, чтобы избежать пожаров. Пожары, связанные с композитными материалами, могут выделять токсичные пары и микрочастицы в воздух, что приводит к рискам для здоровья. Температура выше 300 градусов может привести к разрушению конструкции.

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