Composietmaterialen in vliegtuigstructuur

Composietmaterialen worden veel gebruikt in de vliegtuigindustrie en hebben ingenieurs in staat gesteld obstakels te overwinnen die ik had toen ik de materialen afzonderlijk gebruikte. De samenstellende materialen behouden hun identiteit in de composieten en vloeien anders niet volledig in elkaar over. Samen vormen de materialen een 'hybride' materiaal met verbeterde structurele eigenschappen. Gebruikelijke composietmaterialen die in vliegtuigen worden gebruikt, zijn glasvezel-, koolstofvezel- en vezelversterkte matrixsystemen of een combinatie hiervan.

Van al deze materialen is glasvezel het meest voorkomende composietmateriaal en werd het voor het eerst veel gebruikt in boten en auto's in de jaren vijftig.

Composietmateriaal vindt zijn weg naar de luchtvaart

Volgens het Federal Aviation Agency bestaat het composietmateriaal al sinds de Tweede Wereldoorlog. Door de jaren heen is deze unieke materiaalmix steeds populairder geworden en tegenwoordig is hij te vinden in veel verschillende soorten vliegtuigen en zweefvliegtuigen.Vliegtuiginstructuren bestaan ​​gewoonlijk uit composietmateriaal van 50 tot 70 procent.

Fiberglass werd voor het eerst gebruikt in de luchtvaart door Boeing in zijn passagiersvliegtuig in de jaren 1950. Toen Boeing in 2012 zijn nieuwe 787 Dreamliner uitbracht, pochte het dat het vliegtuig voor 50 procent uit composietmateriaal bestond. Nieuwe vliegtuigen die vandaag de dag worden uitgerold, bevatten bijna allemaal een soort composietmateriaal in hun ontwerpen.

Hoewel composieten nog steeds met grote regelmaat in de luchtvaartindustrie worden gebruikt vanwege hun talrijke voordelen, beweren sommigen dat deze materialen ook een veiligheidsrisico vormen voor de luchtvaart. Hieronder balanceren we de schalen en wegen we de voor- en nadelen van dit materiaal.

voordelen

Gewichtsvermindering is het grootste voordeel van het gebruik van composietmateriaal en is de belangrijkste factor bij het gebruik ervan in de vliegtuigstructuur. Vezelversterkte matrixsystemen zijn sterker dan traditioneel aluminium dat op de meeste vliegtuigen wordt aangetroffen, en ze bieden een glad oppervlak en verhogen de brandstofefficiëntie, wat een groot voordeel is.

Composietmaterialen corroderen evenmin zo gemakkelijk als andere soorten structuren. Ze barsten niet van metaalmoeheid en ze houden het goed in structurele buigomgevingen. Composietontwerpen gaan ook langer mee dan aluminium, wat minder onderhouds- en reparatiekosten betekent.

nadelen

Omdat composietmaterialen niet gemakkelijk breken, is het moeilijk te zeggen of de interne structuur überhaupt beschadigd is en dit is natuurlijk het meest voor de hand liggende nadeel voor het gebruik van het composietmateriaal. In tegenstelling tot aluminium is het gemakkelijk om structurele beschadigingen te detecteren. Bovendien kunnen reparaties veel moeilijker zijn als een composiet oppervlak wordt beschadigd, wat uiteindelijk kostbaar wordt.

Ook verzwakt de hars in composietmateriaal bij temperaturen zo laag als 150 graden, waardoor het belangrijk is dat deze vliegtuigen extra voorzorgsmaatregelen nemen om branden te voorkomen. Branden betrokken bij composietmaterialen kunnen giftige dampen en microdeeltjes in de lucht afgeven, waardoor gezondheidsrisico's ontstaan. Temperaturen boven 300 graden kunnen structureel falen veroorzaken.

Ten slotte kunnen composietmaterialen duur zijn, hoewel kan worden aangevoerd dat de hoge initiële kosten doorgaans worden gecompenseerd door kostenbesparingen op de lange termijn.