Περιεχόμενο
- Πολυμερές Matrix
- Πλαστικό ενισχυμένο με υαλοβάμβακα (GRP)
- Σύνθετα ινών άνθρακα
- Σύνθετα από ίνες αραμιδίου
Τα σύνθετα μήτρας πολυμερούς είναι υλικά υψηλής τεχνολογίας κατασκευασμένα από ενισχυτικές ίνες που εισάγονται σε πλαστική μήτρα. Πολλά σύγχρονα στρατιωτικά και εμπορικά αεροσκάφη δεν μπορούν να κατασκευαστούν χωρίς τη χρήση αυτών των υλικών. Το πρώτο σύνθετο που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή αεροσκαφών ήταν το FRP. Ήταν στη δεκαετία του 1950 ότι το υλικό αυτό (πλαστικό με ενίσχυση από υαλοβάμβακα), και συνθετικές ίνες από άνθρακα και βόριο χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά στην κατασκευή εμπορικών αεροσκαφών.
Πολυμερές Matrix
Τα σύνθετα υλικά είναι ένας συνδυασμός δύο ή περισσοτέρων στοιχείων. Τα πολυμερή είναι πλαστικά, τα οποία είναι ενισχυμένα με ινώδη υλικά όπως ο άνθρακας ή το γυαλί. Η θερμοσκληρυνόμενη πολυμερής ρητίνη ή θερμοπλαστικό υλικό είναι η μήτρα που χρησιμοποιείται για τα σύνθετα υλικά. Αφού μοντελοποιηθούν, αυτά που κατασκευάζονται από θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες δεν μπορούν εύκολα να επισκευαστούν ή να αναδιαμορφωθούν. Το θερμοπλαστικό υλικό μπορεί να λιώσει και να αναδιαμορφωθεί μετά τη σκλήρυνση. Αυτό κάνει τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από αυτό το υλικό ευκολότερα να επισκευαστούν από αυτά που κατασκευάζονται από θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες.
Πλαστικό ενισχυμένο με υαλοβάμβακα (GRP)
Το ενισχυμένο με υαλοβάμβακα πλαστικό (PRFV), όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι ένα πλαστικό πολυμερές ενισχυμένο με ίνες γυαλιού. Αναπτύχθηκε για πρώτη φορά το 1920, τα πλαστικά ενισχυμένα με υαλοβάμβακα άρχισαν σύντομα να χρησιμοποιούνται σε ναυτικές και αεροναυτικές εφαρμογές. Ο στρατός των Ηνωμένων Πολιτειών υιοθέτησε τη χρήση του για την ανάπτυξη ενός ισχυρότερου και ελαφρύτερου στρατιωτικού αεροσκάφους. Σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge το 1945, περισσότεροι από 3.000 τόνοι αυτού του υλικού χρησιμοποιήθηκαν σε στρατιωτικές εφαρμογές. Τα εξαρτήματα από υαλοβάμβακα χυτεύονται στα σχήματα που απαιτούνται για την κατασκευή του αεροσκάφους. Οι ίνες στερεώνονται σε μήτρα πλαστικής ρητίνης. Οι ρητίνες πολυεστέρα ή βινυλεστέρα γενικά χρησιμοποιούνται ως υλικό μήτρας, αλλά τα θερμοπλαστικά υλικά αντικαθιστούν τους παλαιότερους τύπους μήτρων, επειδή είναι ασφαλέστεροι και ευκολότεροι στην εργασία τους.
Σύνθετα ινών άνθρακα
Η αύξηση του κόστους του πετρελαίου ανάγκασε τους κατασκευαστές αεροσκαφών να δώσουν μεγαλύτερο βάρος στη μείωση του βάρους και στην κατασκευή πιο αποδοτικών αεροσκαφών.Ένας τρόπος για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος είναι η χρήση σύνθετων ινών άνθρακα για την κατασκευή αυτών των αεροσκαφών. Τα εμπορικά αεροσκάφη, όπως το Boeing 787 Dreamliner, λειτουργούν πολύ πιο αποτελεσματικά και με χαμηλότερο κόστος καυσίμων λόγω της χρήσης αυτών των υλικών. Τα σύνθετα ινών άνθρακα χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στην κατασκευή στρατιωτικών αεροσκαφών. Επειδή είναι ελαφριά και ανθεκτικά υλικά, οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως στις επιφάνειες ελέγχου, όπως τα ετερόνες και οι ρότορες. Είναι πιο ανθεκτικά και ανθεκτικά στη διάβρωση από τα μεταλλικά στοιχεία. Τα σύνθετα ινών άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως σε εξαρτήματα αεροσκαφών όπως το F-18 και το V-22 Osprey convertiplane.
Σύνθετα από ίνες αραμιδίου
Τα σύνθετα από ίνες αραμιδίου μπορούν να βρεθούν σε μερικά από τα μεγαλύτερα αεροσκάφη του κόσμου. Τα αρωματικά πολυαμίδια είναι ίνες πολυμερούς με μόρια προσανατολισμένα κατά μήκος του άξονα των ινών. Λόγω του χημικού δεσμού μεταξύ των μορίων, αυτό καθιστά το προκύπτον υλικό εξαιρετικά ισχυρό και ελαφρύ. Οι ίνες παράγονται με φυγοκέντρηση του πολυμερούς από ένα υγρό διάλυμα. Μερικά από τα εμπορικά γνωστά σύνθετα από ίνες αραμιδικής είναι τα Kevlar και Nomex. Αυτά τα υλικά είναι εξαιρετικά ισχυρά, μονωτικά και ανθεκτικά στη διάβρωση. Αυτές οι ιδιότητες τις καθιστούν κατάλληλες για την κατασκευή δομικών στοιχείων αεροσκάφους. Τα μεγάλα επιβατικά αεροσκάφη, όπως το Airbus A380, είναι κατασκευασμένα από πολυαμιδικά υλικά. Το αποτέλεσμα είναι μια ελαφριά κατασκευή με χαμηλή κατανάλωση καυσίμου, χωρίς να παραβλέπεται η δομική ακεραιότητα.
