Kaal on kõik, mis puudutab õhust raskemaid masinaid. Pärast seda, kui inimene esimest korda õhku tõstis, on disainerid püüdnud pidevalt parandada tõste-kaalu suhet. Komposiitmaterjalid on mänginud olulist osa kaalu alandamisel ja tänapäeval on kasutusel kolm peamist tüüpi: süsinikkiust, klaasist ja aramiidiga tugevdatud epoksü.; on ka teisi, näiteks booriga tugevdatud (ise komposiit, mis on moodustatud volframituumast).
Alates 1987. aastast on komposiitide kasutamine kosmosevaldkonnas kahekordistunud ning iga viie aasta tagant ilmub regulaarselt uusi komposiite.
Kasutab
Komposiidid on mitmekülgsed, neid kasutatakse nii konstruktsiooni kui ka komponentide jaoks kõigis õhusõidukites ja kosmoseaparaadid, alates kuumaõhupallide gondlitest ja purilennukitest kuni reisilennukite, hävituslennukite ja kosmoselennuni Shuttle. Rakendused ulatuvad terviklikest lennukitest, näiteks pöögitähelaevast, kuni tiivakomplektide, kopteri rootorilabade, propellerite, istmete ja instrumentide korpusteni.
Tüüpidel on erinevad mehaanilised omadused ja neid kasutatakse õhusõidukite ehituse erinevates valdkondades. Näiteks süsinikkiul on ainulaadne väsimuskäitumine ja rabe, nagu Rolls-Royce 1960. aastatel avastas kui uuenduslik RB211 reaktiivmootor koos süsinikkiust kompressoriteradega ebaõnnestus linnu tõttu katastroofiliselt lööb.
Kui alumiiniumtiival on teadaolev metalliväsimus, on süsinikkiud palju vähem etteaimatav (kuid dramaatiliselt paraneb iga päevaga), kuid boor töötab hästi (näiteks Advanced Tactical tiivas) Võitleja). Aramiidkiudusid ('Kevlar' on DuPonti omanduses olev tuntud kaubamärk) kasutatakse kärgstruktuuri lehtmaterjalina laialdaselt väga jäikade, väga kergete vaheseinte, kütusepaakide ja põrandate ehitamiseks. Neid kasutatakse ka esiserva ja tagumise ääre komponentides.
Boeing kasutas eksperimentaalprogrammis edukalt 1500 komposiitosad asendada kopteris 11 000 metallkomponenti. Komposiitpõhiste komponentide kasutamine hooldustsüklite osana metalli asemel kasvab kiiresti äri- ja vaba aja lennunduses.
Üldiselt on süsinikkiud lennunduses ja kosmoses kõige laialdasemalt kasutatav komposiitkiud.
Eelised
Oleme juba puudutanud mõnda neist, näiteks kaalusäästmist, kuid siin on täielik loetelu:
- Kaalu vähendamine - sageli pakutakse kokkuhoidu vahemikus 20–50%.
- Keerulisi komponente on lihtne monteerida, kasutades automatiseeritud paigaldusmasinaid ja pöörlevat vormimisprotsessi.
- Monokokilised ('ühekoorilised') vormitud konstruktsioonid annavad suurema tugevuse palju madalama kaalu korral.
- Mehaanilisi omadusi saab kohandada kujunduse abil, tugevdusriide paksuse ja kanga orientatsiooni korral kitsenedes.
- Komposiitide termiline stabiilsus tähendab, et nad ei laiene / ei tõmbu temperatuurimuutusega liigselt kokku (näiteks 90 ° F rada kuni -67 ° F 35 000 jalga mõne minutiga).
- Suur löögikindlus - ka Kevlari (aramiid) raudrüü kaitseb lennukeid - vähendades näiteks mootori juhtelemente ja kütusevoolikuid kandvate mootoripilonide juhuslikke kahjustusi.
- Suur kahvataluvus parandab õnnetuste püsivust.
- Galvaanilised - elektrilised - korrosiooniprobleemid, mis tekivad kahe erineva metalli kokkupuutel (eriti niiskes merekeskkonnas), on välditud. (Siin mängib rolli mittejuhtiv klaaskiud.)
- Kombineeritud väsimus- ja korrosiooniprobleemid on praktiliselt välistatud.
Tulevikuperspektiiv
Järjest suurenevate kütusekuludega ja keskkonnaalane lobitöö, on äriliseks lennuks jõudluse parandamiseks pidev surve ja kaalu vähendamine on võrrandi võtmetegur.
Lisaks igapäevastele tegevuskuludele saab õhusõidukite hooldusprogramme lihtsustada komponentide arvu vähendamise ja korrosiooni vähendamise abil. Õhusõidukite ehituse äri konkurentsivõime tagab, et võimaluse korral uuritakse ja kasutatakse ära kõiki käitamiskulude vähendamise võimalusi.
Konkurents on olemas ka sõjaväes, kus on pidev surve suurendada koormat ja ulatust, lennuomadusi ja "vastupidavust" mitte ainult lennukites, vaid ka rakettides.
Komposiittehnoloogia areneb edasi ja uut tüüpi tüüpide, näiteks basalt- ja süsiniknanotorude vormide tulek kiirendab ja laiendab komposiitide kasutamist.
Lennunduse ja kosmose valdkonnas on komposiitmaterjalid siia jäänud.