Kompozit anyagok az űrben

A súly minden, amikor a levegőnél nehezebb gépekről van szó, és a tervezők folyamatosan törekedtek az emelő-súly arány javítására, mióta az ember először levegőbe lépett. Kompozit anyagok fontos szerepet játszottak a súlycsökkentésben, és manapság három fő típus van használatban: szénszállal, üveggel és aramiddal megerősített epoxi; vannak olyanok is, mint például a bórral megerősített (önmagában egy kompozit, amely egy wolframmagon van kialakítva).

1987 óta a kompozitok felhasználása az űrben ötévenként megduplázódott, és rendszeresen megjelennek új kompozitok.

A kompozitok sokoldalúak, mind szerkezeti alkalmazásokhoz, mind alkatrészekhez használhatók, minden repülőgépben és űrhajó, a hőlégballon gondolaktól és a vitorlázógátoktól az utasszállító repülőgépekig, vadászrepülőkig és az űrig Űrsikló. Alkalmazásuk a teljes repülőgépektől, például a Bükk Csillaghajótól a szárnyszerelvényekig, a helikopter rotorlapáig, a légcsavarokig, az ülésekig és a műszerdobozokig terjed.

A típusok eltérő mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és a repülőgép-gyártás különböző területein használják őket. Például a szénszál egyedülálló fáradtsági viselkedéssel rendelkezik és törékeny, amint azt a Rolls-Royce az 1960-as években fedezte fel amikor az innovatív RB211 sugárhajtású motor szénszál kompresszor lapátokkal katasztrofálisan meghibásodott a madár miatt üt.

Míg az alumínium szárny ismert fáradási élettartama ismert, a szénszál sokkal kevésbé kiszámítható (de minden nap drámaian javul), de a bór jól működik (például az Advanced Tactical szárnyában) Harcos). Az aramidszálakat (a „Kevlar” a DuPont tulajdonában lévő jól ismert márkanév) széles körben használják méhsejtlemez formájában nagyon merev, nagyon könnyű válaszfal, üzemanyagtartályok és padlók építéséhez. Használják őket a legszélső és a legszélső szárnyas alkatrészekben is.

Egy kísérleti programban a Boeing sikeresen használt 1500-at kompozit alkatrészek 11.000 fém alkatrész cseréje helikopterben. A kompozit alapú alkatrészek fém helyett a karbantartási ciklusok részeként történő használata gyorsan növekszik a kereskedelmi és szabadidős repülés területén.

Összességében a szénszál a legszélesebb körben alkalmazott kompozit rost az űrhajózásban.

Néhányat már érintettünk, például a súlymegtakarítást, de itt van egy teljes lista:

• Súlycsökkentés - a 20% -50% közötti megtakarítást gyakran idézik.
• Könnyű összetett alkatrészeket összeszerelni automatizált lerakógépekkel és forgóöntési eljárásokkal.
• A monokok („egyhéjú”) sajtolt szerkezetek nagyobb szilárdságot biztosítanak jóval kisebb súlynál.
• A mechanikai tulajdonságokat az „elrendezés” kialakításával testreszabhatjuk, a megerősítő kendő vastagságán kúposan és a szövet tájolásával.
• A kompozitok hőstabilitása azt jelenti, hogy nem tágulnak meg / zsugorodnak túlzottan a hőmérséklet-változással (például egy 90 ° F-os futópálya -67 ° F-re 35 000 lábnál néhány perc alatt).
• Magas ütésállóság - a Kevlar (aramid) páncélok szintén árnyékolják a síkokat - például csökkentik a motorvezérlőket és üzemanyagvezetékeket hordozó motoroszlopok véletlenszerű károsodását.
• A magas sérülékenység javítja a balesetek túlélését.
• Kerülhető a „galván” - elektromos - korróziós problémák, amelyek akkor fordulnak elő, ha két különböző fémet érintkeznek (különösen nedves tengeri környezetben). (Itt a nem vezető üvegszál szerepet játszik.)
• A kombinációs fáradtság / korróziós problémák gyakorlatilag kiküszöbölésre kerülnek.

Az egyre növekvő üzemanyag költségekkel és környezetvédelmi lobbizás, a kereskedelmi repülés folyamatos nyomás alatt van a teljesítmény javítása érdekében, és a súlycsökkentés kulcsfontosságú tényező az egyenletben.

A napi üzemeltetési költségeken túl a repülőgép-karbantartási programokat egyszerűsíthetjük az alkatrészek számának csökkentésével és a korrózió csökkentésével. A repülőgépgyártó vállalkozás versenyképessége biztosítja, hogy az üzemi költségek csökkentésének minden lehetőségét feltárják és kihasználják, ahol csak lehetséges.

A verseny a katonaságban is fennáll, folyamatos nyomás nehezíti a hasznos teher és a távolság növelését, a repülési teljesítmény jellemzőit és a „túlélhetőséget”, nemcsak a repülőgépek, hanem a rakéták esetében is.

A kompozit technológia tovább halad, és az új típusok, például a bazalt és a szén nanocsövek megjelenése feltétlenül felgyorsítja és kiterjeszti a kompozit felhasználást.

Ami az űrrepülést illeti, a kompozit anyagok itt maradnak.