Zawartość
- Matryca polimerowa
- Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (GRP)
- Kompozyty z włókna węglowego
- Kompozyty z włókien aramidowych
Kompozyty z matrycą polimerową są wysokowartościowymi materiałami wykonanymi z włókien wzmacniających wstawionych w matrycę z tworzywa sztucznego. Wiele nowoczesnych samolotów wojskowych i komercyjnych nie może być produkowanych bez użycia tych materiałów. Pierwszym kompozytem używanym do produkcji samolotów był FRP. W latach 50. XX wieku materiał ten (tworzywo sztuczne ze wzmocnieniem z włókna szklanego) oraz kompozyty z włókna węglowego i boru zostały po raz pierwszy zastosowane w produkcji samolotów komercyjnych.
Matryca polimerowa
Materiały kompozytowe to połączenie dwóch lub więcej elementów. Polimery są tworzywami sztucznymi, które są wzmocnione materiałami włóknistymi, takimi jak węgiel lub szkło. Termoutwardzalna żywica polimerowa lub materiał termoplastyczny jest matrycą stosowaną do kompozytów. Po modelowaniu, te wykonane z żywic termoutwardzalnych nie mogą być łatwo naprawione lub przebudowane. Po utwardzeniu materiał termoplastyczny można stopić i przebudować. To sprawia, że komponenty wykonane z tego materiału są łatwiejsze do naprawy niż elementy wykonane z żywic termoutwardzalnych.
Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (GRP)
Tworzywo wzmocnione włóknem szklanym (PRFV) to, jak sama nazwa wskazuje, polimer z tworzywa sztucznego wzmocniony włóknami szklanymi. Opracowane po raz pierwszy w 1920 r. Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym wkrótce zaczęły być wykorzystywane w zastosowaniach morskich i lotniczych. Armia Stanów Zjednoczonych przyjęła swoje zastosowanie w dążeniu do opracowania silniejszego i lżejszego samolotu wojskowego. Według danych Oak Ridge National Laboratory z 1945 r. Ponad 3000 ton tego materiału wykorzystano w zastosowaniach wojskowych. Elementy z włókna szklanego są formowane w kształty niezbędne do budowy samolotu. Włókna są mocowane w matrycy z żywicy z tworzywa sztucznego. Żywice poliestrowe lub winyloestrowe są zwykle stosowane jako materiał matrycowy, ale materiały termoplastyczne zastępują starsze typy matryc, ponieważ są bezpieczniejsze i łatwiejsze w obróbce.
Kompozyty z włókna węglowego
Wzrost kosztów ropy zmusił producentów samolotów do nadania większego znaczenia redukcji masy i produkcji bardziej wydajnych samolotów.Jednym ze sposobów osiągnięcia tego celu jest wykorzystanie kompozytów z włókien węglowych do produkcji tych samolotów. Komercyjne samoloty, takie jak Boeing 787 Dreamliner, działają znacznie wydajniej iz niższymi kosztami paliwa dzięki zastosowaniu tych materiałów. Kompozyty z włókna węglowego są również szeroko stosowane w budowie samolotów wojskowych. Ponieważ są to lekkie i odporne materiały, włókna węglowe są szeroko stosowane na powierzchniach sterujących, takich jak lotki i wirniki. Są bardziej trwałe i odporne na korozję niż elementy metalowe. Kompozyty z włókna węglowego są szeroko stosowane w komponentach samolotów, takich jak F-18 i V-22 Osprey.
Kompozyty z włókien aramidowych
Kompozyty z włókien aramidowych można znaleźć na największych samolotach na świecie. Aromatyczne poliamidy są włóknami polimerowymi z cząsteczkami zorientowanymi wzdłuż osi włókna. Dzięki wiązaniu chemicznemu między cząsteczkami powoduje to, że powstały materiał jest wyjątkowo mocny i lekki. Włókna są wytwarzane przez wirowanie polimeru z ciekłego roztworu. Niektóre znane na rynku kompozyty z włókien aramidowych to Kevlar i Nomex. Materiały te są niezwykle mocne, izolujące i odporne na korozję. Te właściwości sprawiają, że nadają się one do wytwarzania elementów konstrukcyjnych samolotów. Duże samoloty pasażerskie, takie jak Airbus A380, wykonane są z materiałów poliamidowych. Rezultatem jest lekka konstrukcja o niskim zużyciu paliwa, bez rezygnacji z integralności strukturalnej.
