Kolika je prosječna gustoća materijala koji se koriste u modernom avionu? Što god to bilo, od smanjenja prosječne gustoće od tada je ogromno Braća Wright poletio prvi praktični avion. Pogon za smanjenjem težine u zrakoplovima agresivan je i neprekidan te se ubrzava brzim porastom cijena goriva. Ovaj pogon smanjuje specifične troškove goriva, poboljšava jednadžbu raspona / korisnog opterećenja i pomaže okolišu. Kompoziti igraju glavnu ulogu u modernim zrakoplovima i Boeing Dreamliner nije iznimka u održavanju opadajućeg trenda.
Kompoziti i smanjenje težine
Douglas DC3 (datira iz 1936.) imao je težinu poletanja oko 25 200 funti, a putnički dodatak oko 25. S maksimalnim rasponom korisnog opterećenja od 350 milja, to iznosi oko 3 kilograma po putničkoj milji. Boeing Dreamliner ima težinu na polijetanju od 550 000 funti s 290 putnika. Uz potpuno opterećen domet od preko 8000 milja, to je otprilike kilograma po putničkoj milji - 1100% bolje!
Mlazni motori, bolji dizajn, tehnologija uštede na težini kao što je letjeti žicom - svi su doprinijeli kvantnom skoku - ali
kompoziti imali veliku ulogu. Koriste se u Dreamliner zračnom okviru, motorima i mnogim drugim komponentama.Uporaba kompozita u Dreamliner Airframe-u
Dreamliner ima zračni okvir koji sadrži gotovo 50% ugljična vlakna ojačana plastika i drugi kompoziti. Ovaj pristup nudi uštedu u težini u prosjeku 20 posto u usporedbi s konvencionalnijim (i zastarjelim) aluminijum dizajna.
Kompoziti u okviru imaju i prednosti održavanja. Obično popravljeni zahvat može zahtijevati 24 ili više sati zastoja zrakoplova, ali Boeing je razvio novu liniju kapaciteta za popravak održavanja koja zahtjeva manje od sat vremena. Ova brza tehnika nudi mogućnost privremenih popravaka i brzog zaokreta, dok bi takva manja oštećenja mogla uzrokovati aluminijski avion. To je intrigantna perspektiva.
Fuselage je izveden u cjevastim segmentima koji se zatim spajaju tijekom završne montaže. Kaže se da upotreba kompozita štedi 50 000 zakovica po avionu. Svako mjesto zakovice trebalo bi provjeriti održavanje kao potencijalno mjesto kvara. A to su samo zakovice!
Kompoziti u motorima
Dreamliner ima GE (GEnx-1B) i Rolls Royce (Trent 1000) opcije motora, a oba koriste kompozite intenzivno. Nacele (dovodne i ventilacijske kućice) očit su kandidat za kompozite. Međutim, kompoziti se čak koriste u lopaticama ventilatora GE motora. Tehnologija noževa nevjerojatno je napredovala još od dana Rolls-Royce RB211. Rana tehnologija bankrotirala je tvrtku 1971. godine kada lopatice ventilatora od karbonskih vlakana Hyfil nisu uspjele na testovima ptičjeg udara.
General Electric vodio je put tehnologijom kompozitnih oštrica ventilatora od titana od 1995. U elektrani Dreamliner kompoziti se koriste za prvih 5 stupnjeva 7-stepene turbine niskog tlaka.
Više o manjoj težini
Što je s nekim brojevima? Kućište ventilatora male težine elektrane GE smanjuje težinu zrakoplova za 1200 funti (više od ½ tone). Kućište je pojačano pletenicom od ugljičnih vlakana. To je samo ušteda na težini ventilatora, a važan je pokazatelj čvrstoće / težine prednosti kompozita. To je zato što kućište ventilatora mora sadržavati sav otpad u slučaju kvara ventilatora. Ako neće sadržavati nečistoće, motor se ne može certificirati za let.
Težina spremljena u lopaticama turbine, također štedi težinu u potrebnom kućištu i rotorima. To povećava uštedu i poboljšava omjer snage i težine.
Ukupno svaki Dreamliner sadrži oko 70.000 funti (33 tone) plastike ojačane ugljičnim vlaknima - od čega je oko 45.000 (20 tona) kilograma ugljičnih vlakana.
Zaključak
Rani problemi dizajna i proizvodnje upotrebe kompozita u zrakoplovima sada su prevladani. Dreamliner je na vrhuncu učinkovitosti goriva u zrakoplovu, minimiziran utjecaj na okoliš i sigurnost. S smanjenim brojem komponenti, nižim razinama provjere održavanja i većim vremenom, troškovi podrške značajno se smanjuju za zračne prijevoznike.
Od noževa ventilatora do trupa, krila do kupaonice, učinkovitost Dreamliner-a bila bi nemoguća bez naprednih kompozita.