Kakšna je povprečna gostota materialov, ki se uporabljajo v sodobni letalski liniji? Ne glede na to, da je bilo znižanje povprečne gostote že od leta 2004 ogromno Brata Wright priletelo prvo praktično letalo. Prizadevanje za zmanjšanje teže v letalih je agresivno in neprekinjeno, pospešuje pa ga hitro naraščanje cen goriva. Ta pogon znižuje specifične stroške goriva, izboljša enačbo dosega / koristne obremenitve in pomaga okolju. Kompoziti igrajo pomembno vlogo pri sodobnih letalih in Boeing Dreamliner ni izjema pri ohranjanju padajočega gibanja teže.
Kompoziti in zmanjšanje teže
Douglas DC3 (iz leta 1936) je imel vzletno težo približno 25.200 funtov, potniško dopolnilo pa približno 25. Z največjim razponom koristnosti 350 milj, to znaša približno 3 kilograme na potniško miljo. Boeing Dreamliner ima vzletno maso 550.000 funtov, ki prevaža 290 potnikov. S celotnim dosegom več kot 8000 milj je to približno ¼ funt na potniško miljo - 1100% boljši!
Jetri motorji, boljša zasnova, tehnologija prihranka teže, kot je letenje z žico - vsi so prispevali k kvantnemu preskoku - vendar
kompoziti so imeli veliko vlogo. Uporabljajo se v ogrodju Dreamliner, motorjih in mnogih drugih sestavnih delih.Uporaba kompozitov v Dreamliner Airframe
Dreamliner ima zračni okvir skoraj 50% karbonska vlakna ojačana plastika in drugi kompoziti. Ta pristop ponuja povprečno 20-odstotno prihranek teže v primerjavi z običajnejšimi (in zastarelimi) aluminij modelov.
Kompoziti v ogrodju imajo tudi prednosti vzdrževanja. Običajno vezano popravilo lahko zahteva 24 ali več ur odmora letala, vendar je Boeing razvil novo linijo vzdrževalnih zmogljivosti, ki zahtevajo manj kot eno uro. Ta hitra tehnika ponuja možnost začasnih popravil in hiter preobrat, medtem ko bi takšna manjša škoda morda prizemljila aluminijasto letalo. To je zanimiva perspektiva.
Varovanje je zgrajeno v cevastih segmentih, ki se med končnim sestavljanjem združijo. Uporaba kompozitov naj bi prihranila 50.000 zakovice na letalo. Vsako mesto zakovice bi moralo preverjati vzdrževanje kot možno mesto okvare. In to samo zakovice!
Kompoziti v motorjih
Dreamliner ima možnosti motorjev GE (GEnx-1B) in Rolls Royce (Trent 1000), oba pa kompozito uporabljata. Nacele (dovodni in ventilatorski pokrovi) so očitni kandidati za kompozite. Kompoziti pa se uporabljajo celo v ventilatorskih lopaticah motorjev GE. Tehnologija rezil je iz časov Rolls-Royce RB211 izjemno napredovala. Zgodnja tehnologija je podjetje bankrotirala leta 1971, ko v testnih napadih na ptice ni uspelo nožev ventilatorja iz ogljikovih vlaken Hyfil.
General Electric je vodil pot s tehnologijo kompozitnih ventilatorjev s titanijem od leta 1995. V elektrarni Dreamliner se kompoziti uporabljajo za prvih 5 stopenj 7-stopenjske turbine z nizkim tlakom.
Več o manjši teži
Kaj pa nekatere številke? Ohišje ventilatorja z lahko težo elektrarne GE zmanjša težo letala za 1200 funtov (več kot ½ tone). Ohišje je ojačano s pletenico iz ogljikovih vlaken. To je samo prihranek teže ventilatorja in je pomemben pokazatelj trdnosti / teže prednosti kompozitov. To je zato, ker mora ohišje ventilatorja vsebovati vse odpadke v primeru okvare ventilatorja. Če ne bo vseboval odpadkov, potem motor ne more biti certificiran za let.
Teža, shranjena v lopaticah turbinskih turbin, prihrani tudi težo v zahtevanem ohišju in rotorjih. To pomnoži prihranke in izboljša razmerje moči / teže.
Vsak Dreamliner vsebuje približno 70.000 funtov (33 ton) plastike, ojačene z ogljikovimi vlakni - od tega približno 45.000 (20 ton) funtov karbonskih vlaken.
Zaključek
Zgodnje težave pri oblikovanju in proizvodnji uporabe kompozitov v letalih so zdaj premagane. Dreamliner je na vrhuncu izkoristka goriva na letalu, zmanjšan je vpliv na okolje in varnost. Z zmanjšanim številom komponent, nižjimi stopnjami preverjanja vzdrževanja in daljšim zračnim časom se stroški podpore znatno zmanjšajo za letalske prevoznike.
Od lopatic ventilatorjev do trupla, kril do umivalnic, bi bila učinkovitost Dreamlinerja brez naprednih kompozitov nemogoča.