Những thuận lợi và bất lợi của vật liệu tổng hợp trên máy bay

Vật liệu composite được sử dụng rộng rãi trong ngành Máy bay và cho phép các kỹ sư vượt qua những trở ngại khi sử dụng các vật liệu riêng biệt. Các vật liệu cấu thành giữ lại bản sắc của chúng trong vật liệu composite và không hợp nhất hoàn toàn vào nhau. Cùng nhau, vật liệu tạo ra một vật liệu 'lai' có tính chất kết cấu được cải thiện. Các vật liệu composite phổ biến được sử dụng trên máy bay bao gồm sợi thủy tinh, sợi cacbon và các hệ thống ma trận cốt sợi hoặc bất kỳ sự kết hợp nào trong số này.

Trong tất cả các vật liệu này, sợi thủy tinh là vật liệu composite phổ biến nhất và lần đầu tiên được sử dụng rộng rãi trong các loại tàu thuyền và ô tô vào những năm 1950.

Vật liệu Composite Nhắm vào Hàng Không

Theo Cơ quan Hàng không Liên bang, vật liệu composite đã được khoảng từ Thế chiến II. Qua nhiều năm, sự pha trộn độc đáo của vật liệu đã trở nên phổ biến hơn, và ngày nay có thể được tìm thấy trong nhiều loại máy bay khác nhau, cũng như tàu lượn. Cơ cấu máy bay thường được tạo thành từ 50 đến 70 phần trăm vật liệu composite.

Sợi thủy tinh lần đầu tiên được Boeing sử dụng trong máy bay chở khách trong những năm 1950. Khi Boeing tung ra máy bay 787 Dreamliner mới vào năm 2012, nó khoe khoang rằng máy bay là vật liệu composite 50%. Máy bay mới ra khỏi đường dây ngày nay hầu như tất cả các kết hợp một số loại vật liệu composite vào thiết kế của họ.

Mặc dù vật liệu composite tiếp tục được sử dụng với tần suất rất lớn trong ngành hàng không vì có nhiều ưu điểm, một số nói rằng các vật liệu này cũng gây nguy hiểm cho hàng không.

Dưới đây chúng tôi cân bằng cân và cân nhắc những lợi thế và bất lợi của vật liệu này.

Ưu điểm

Giảm trọng lượng là lợi thế lớn nhất của việc sử dụng vật liệu composite và là yếu tố chính trong việc sử dụng nó trong cấu trúc máy bay. Các hệ thống ma trận cốt sợi tăng cao hơn nhôm thông thường được tìm thấy trên hầu hết các máy bay, và chúng cung cấp bề mặt nhẵn và tăng hiệu suất nhiên liệu, đây là một lợi ích to lớn.

Ngoài ra, vật liệu composite không bị ăn mòn dễ dàng như các loại cấu trúc khác. Chúng không bị nứt bởi sự mệt mỏi của kim loại và chúng giữ được tốt trong các môi trường uốn cong cấu trúc. Thiết kế composite cũng kéo dài hơn nhôm, có nghĩa là ít chi phí bảo trì và sửa chữa.

Nhược điểm

Vì vật liệu composite không dễ vỡ nên khó có thể xác định được cấu trúc bên trong đã bị hư hại hay không và điều này, tất nhiên, là bất lợi lớn nhất đối với việc sử dụng vật liệu composite. Ngược lại, do nhôm uốn cong và giật lõm một cách dễ dàng, nên rất dễ phát hiện những hư hỏng về cấu trúc. Ngoài ra, sửa chữa có thể khó khăn hơn nhiều khi bề mặt hỗn hợp bị hư hỏng, và cuối cùng trở nên tốn kém.

Ngoài ra, nhựa được sử dụng trong vật liệu composite yếu ở nhiệt độ dưới 150 độ, làm cho điều này quan trọng đối với các máy bay này để có biện pháp phòng ngừa đặc biệt để tránh cháy. Các ngọn lửa liên quan đến vật liệu composite có thể giải phóng khói độc hại và vi hạt vào không khí, gây nguy hiểm cho sức khoẻ. Nhiệt độ trên 300 độ có thể gây ra sự thất bại kết cấu.

Cuối cùng, vật liệu composite có thể tốn kém, mặc dù có thể lập luận rằng chi phí ban đầu cao thường được bù lại bởi việc tiết kiệm chi phí dài hạn.