Voordelen en nadelen van samengestelde materialen op vliegtuigen



Samengestelde materialen in vliegtuigbouw

Composietmaterialen worden veel gebruikt in de vliegtuigindustrie en hebben de ingenieurs toegelaten om obstakels te overwinnen die me bij het gebruik van de materialen afzonderlijk hebben overwonnen. De constituerende materialen behouden hun identiteiten in de composieten en voegen elkaar niet volledig in elkaar. Samen vormen de materialen een 'hybrid' materiaal dat verbeterde structurele eigenschappen heeft. Gemeenschappelijke samengestelde materialen die op vliegtuigen worden gebruikt, omvatten glasvezel-, koolstofvezel- en vezelversterkte matrix systemen of een combinatie van elk van deze.

Van al deze materialen is glasvezel het meest voorkomende composietmateriaal en werd in de jaren 1950 eerst veel gebruikt in boten en auto's.

Composiet materiaal maakt zijn weg naar de luchtvaart

Volgens het Federaal Aviation Agency is het samengestelde materiaal sinds de Tweede Wereldoorlog geweest. Door de jaren heen is deze unieke mix van materiaal steeds populairder geworden, en vandaag is het te vinden in veel verschillende soorten vliegtuigen, evenals glijders. Vliegtuigstructuren bestaan ​​meestal uit 50 tot 70 procent samengesteld materiaal.

Glasvezel werd voor het eerst in de luchtvaart door Boeing gebruikt in zijn passagiersstraal in de jaren 1950. Toen Boeing in 2012 haar nieuwe 787 Dreamliner uitrolde, schonk het erop dat het vliegtuig 50 procent composietmateriaal was. Nieuwe vliegtuigen die van de lijn afvallen vandaag nemen bijna allemaal een soort composietmateriaal in hun ontwerpen.

Hoewel composieten door de talrijke voordelen in de luchtvaartindustrie met grote frequentie voortdurend worden gebruikt, zeggen sommigen dat deze materialen ook een veiligheidsrisico voor de luchtvaart vormen.

Hieronder evenwichten we de weegschalen en weeg de voor- en nadelen van dit materiaal.

Voordelen

Gewichtreductie is het grootste voordeel van het gebruik van composietmateriaal en is de belangrijkste factor bij het gebruik ervan in vliegtuigstructuur. Vezelversterkte matrix systemen zijn sterker dan traditionele aluminium die op de meeste vliegtuigen voorkomt, en ze zorgen voor een soepel oppervlak en verhogen de brandstofefficiëntie, wat een enorm voordeel is.

Ook corroseren composietmaterialen niet zo gemakkelijk als andere structuren. Ze scheuren niet van metaal vermoeidheid en ze houden goed in structurele buigende omgevingen. Composiet ontwerpen duurt ook langer dan aluminium, wat minder onderhouds- en reparatiekosten betekent.

Nadelen

Omdat samengestelde materialen niet makkelijk breken, is het moeilijk om te weten of de interieurstructuur helemaal is beschadigd en dit is natuurlijk de meest voorkomende nadeel voor het gebruik van het composietmateriaal. In tegenstelling hiermee, door aluminium buigtjes en buizen gemakkelijk, is het vrij makkelijk om structurele schade te detecteren. Bovendien kunnen reparaties veel moeilijker zijn als een samengesteld oppervlak beschadigd is, wat uiteindelijk duur wordt.

Ook de hars gebruikt in composietmateriaal verzwakt bij temperaturen zo laag als 150 graden, waardoor het belangrijk is dat deze vliegtuigen extra voorzorgsmaatregelen treffen om brand te voorkomen. Brandstoffen die betrokken zijn bij composietmaterialen kunnen giftige dampen en microdeeltjes in de lucht vrijkomen, waardoor gezondheidsrisico's ontstaan. Temperaturen boven 300 graden kunnen structurele storingen veroorzaken.

Ten slotte kunnen composietmaterialen duur zijn, hoewel men kan stellen dat de hoge initiële kosten doorgaans gecompenseerd worden door langetermijnbesparingen.