المواد المركبة في هيكل الطائرات

وتستخدم المواد المركبة على نطاق واسع في صناعة الطائرات، وقد سمحت للمهندسين بالتغلب على العقبات التي كانت لي عند استخدام المواد بشكل فردي. تحتفظ المواد المكونة بهوياتها في المركبات ولا تندمج بشكل كامل في بعضها البعض. معا، المواد خلق المواد "الهجين" التي تحسنت الخصائص الهيكلية. وتشمل المواد المركبة المشتركة المستخدمة في الطائرات الألياف الزجاجية، والألياف الكربونية، ونظم المصفوفة المقواة بالألياف أو أي مزيج من أي منها.

من كل هذه المواد، الألياف الزجاجية هي المواد المركبة الأكثر شيوعا، وكان يستخدم على نطاق واسع لأول مرة في القوارب والسيارات في 1950s.

المواد المركبة تجعل طريقها في مجال الطيران

وفقا لوكالة الطيران الاتحادية، كانت المواد المركبة موجودة منذ الحرب العالمية الثانية. على مر السنين، أصبح هذا المزيج الفريد من المواد أكثر شعبية من أي وقت مضى، واليوم يمكن العثور عليها في العديد من أنواع مختلفة من الطائرات، وكذلك الطائرات الشراعية. وتتكون هياكل الطائرات عادة من 50 إلى 70 في المائة من المواد المركبة.

تم استخدام الألياف الزجاجية لأول مرة في مجال الطيران من قبل شركة بوينغ في طائرة ركابها في 1950s. عندما قامت شركة بوينج بإطلاق سيارة دريملاينر 787 الجديدة في عام 2012، فإنها تفاخر بأن الطائرة كانت مادة مركبة بنسبة 50٪. الطائرات الجديدة المتداول قبالة خط اليوم تقريبا دمج بعض نوع من المواد المركبة في تصاميمهم.

على الرغم من أن المركبات لا تزال تستخدم مع تردد كبير في صناعة الطيران نظرا لمزاياها العديدة، يقول البعض أن هذه المواد تشكل أيضا خطرا على سلامة الطيران.

أدناه، نوازن بين الميزانين ونزن مزايا وعيوب هذه المادة.

مزايا

تخفيض الوزن هو أكبر ميزة واحدة من استخدام المواد المركبة وهو العامل الرئيسي في استخدامه في هيكل الطائرة. أنظمة المصفوفة المقواة بالألياف هي أقوى من الألمنيوم التقليدي الموجود على معظم الطائرات، وهي توفر سطح أملس وتزيد من كفاءة استهلاك الوقود، وهو ما يمثل فائدة كبيرة.

أيضا، المواد المركبة لا تآكل بسهولة مثل أنواع أخرى من الهياكل. أنها لا تصدع من التعب المعدني وأنها تصمد بشكل جيد في بيئات الثني الهيكلي. التصاميم المركبة أيضا تستمر لفترة أطول من الألومنيوم، مما يعني أقل تكاليف الصيانة والإصلاح.

العيوب

لأن المواد المركبة لا تكسر بسهولة، وهذا يجعل من الصعب معرفة ما إذا كان الهيكل الداخلي قد تضررت على الإطلاق وهذا، بطبيعة الحال، هو الأكثر واحد يتعلق العيب لاستخدام المواد المركبة. في المقابل، بسبب الانحناءات والألوان خدوش الألومنيوم بسهولة، فمن السهل جدا للكشف عن الضرر الهيكلي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون الإصلاح أكثر صعوبة عندما يتلف سطح مركب، والتي تصبح في نهاية المطاف مكلفة.

أيضا، الراتنج المستخدم في المواد المركبة يضعف عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى 150 درجة، مما يجعل من المهم لهذه الطائرات لاتخاذ الاحتياطات الإضافية لتجنب الحرائق. ويمكن أن تؤدي الحرائق المرتبطة بالمواد المركبة إلى إطلاق الأبخرة السامة والجسيمات الدقيقة في الهواء، مما يسبب مخاطر صحية. درجات الحرارة فوق 300 درجة يمكن أن يسبب الفشل الهيكلي.

وأخيرا، يمكن أن تكون المواد المركبة مكلفة، على الرغم من أنه يمكن القول بأن التكاليف الأولية العالية تقابلها عادة وفورات في التكاليف على المدى الطويل.