วัสดุคอมโพสิตในโครงสร้างอากาศยาน

วัสดุคอมโพสิตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอากาศยานและอนุญาตให้วิศวกรเอาชนะอุปสรรคที่เคยใช้กับวัสดุแต่ละรายการ วัสดุที่เป็นส่วนประกอบรักษาตัวตนของพวกเขาในคอมโพสิตและไม่รวมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์ ร่วมกันวัสดุสร้างวัสดุ 'ไฮบริด' ที่มีการปรับปรุงคุณสมบัติโครงสร้าง วัสดุคอมโพสิตทั่วไปที่ใช้บนเครื่องบิน ได้แก่ ไฟเบอร์กลาส, คาร์บอนไฟเบอร์และระบบเมทริกซ์เสริมใยหรือการรวมกันของสิ่งเหล่านี้

จากวัสดุเหล่านี้ไฟเบอร์กลาสเป็นวัสดุคอมโพสิตที่พบมากที่สุดและถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือและรถยนต์ในปี 1950

วัสดุคอมโพสิตทำให้ก้าวไปสู่การบิน

จากข้อมูลของสำนักงานการบินแห่งชาติระบุว่าวัสดุผสมนั้นมีมาตั้งแต่สมัยสงครามโลกครั้งที่สอง ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุนี้ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ และในทุกวันนี้สามารถพบได้ในเครื่องบินหลายประเภทเช่นเดียวกับเครื่องร่อนโครงสร้างอากาศยานโดยทั่วไปประกอบด้วยวัสดุผสมร้อยละ 50 ถึง 70

ไฟเบอร์กลาสถูกใช้ครั้งแรกในการบินโดยโบอิ้งในเครื่องบินโดยสารในปี 1950 เมื่อโบอิ้งเปิดตัวเครื่องบิน 787 Dreamliner ใหม่ในปี 2555 มันก็โอ้อวดว่าเครื่องบินเป็นวัสดุผสมร้อยละ 50 เครื่องบินใหม่กลิ้งออกจากสายวันนี้เกือบทั้งหมดรวมวัสดุคอมโพสิตบางชนิดในการออกแบบของพวกเขา

แม้ว่าคอมโพสิตจะยังคงใช้กับความถี่ที่ดีในอุตสาหกรรมการบินเนื่องจากข้อได้เปรียบมากมายของพวกเขาบางคนบอกว่าวัสดุเหล่านี้ยังมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยต่อการบิน ด้านล่างนี้เราชั่งเครื่องชั่งและชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของวัสดุนี้

ข้อดี

การลดน้ำหนักเป็นข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเพียงประการเดียวของการใช้วัสดุผสมและเป็นปัจจัยสำคัญในการใช้ในโครงสร้างเครื่องบิน ระบบเมทริกซ์ที่เสริมด้วยไฟเบอร์นั้นแข็งแกร่งกว่าอลูมิเนียมทั่วไปที่พบในเครื่องบินส่วนใหญ่และให้พื้นผิวที่เรียบและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมาก

นอกจากนี้วัสดุคอมโพสิตยังไม่กัดกร่อนเช่นเดียวกับโครงสร้างประเภทอื่น ๆ พวกเขาไม่แตกจากความล้าของโลหะและพวกเขาสามารถทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมการโค้งงอแบบโครงสร้าง การออกแบบคอมโพสิตยังคงยาวนานกว่าอลูมิเนียมซึ่งหมายถึงค่าบำรุงรักษาและซ่อมแซมน้อยลง

ข้อเสีย

เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตไม่แตกง่ายทำให้ยากที่จะบอกได้ว่าโครงสร้างภายในได้รับความเสียหายหรือไม่และนี่เป็นข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุคอมโพสิตที่สุด ในทางตรงกันข้ามเนื่องจากอลูมิเนียมโค้งและบุบได้ง่ายจึงค่อนข้างง่ายในการตรวจสอบความเสียหายของโครงสร้าง นอกจากนี้การซ่อมแซมอาจเป็นเรื่องยากมากขึ้นเมื่อพื้นผิวคอมโพสิตเสียหายซึ่งท้ายที่สุดกลายเป็นค่าใช้จ่าย

นอกจากนี้เรซินที่ใช้ในวัสดุผสมจะมีความอ่อนตัวที่อุณหภูมิต่ำถึง 150 องศาจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเครื่องบินเหล่านี้ที่จะต้องระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงไฟไหม้ ไฟที่เกี่ยวข้องกับวัสดุผสมสามารถปล่อยควันพิษและอนุภาคขนาดเล็กสู่อากาศซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ อุณหภูมิที่สูงกว่า 300 องศาอาจทำให้โครงสร้างล้มเหลว

ในที่สุดวัสดุคอมโพสิตอาจมีราคาแพงถึงแม้ว่ามันจะเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าค่าใช้จ่ายเริ่มต้นสูงมักจะถูกชดเชยด้วยการประหยัดต้นทุนระยะยาว