وبلاگ

همانطور که مسافران به راحتی در صندلی‌های خود در ارتفاع ۳۰ هزار پایی مستقر می‌شوند، کمتر کسی به مواد قابل توجهی که سفر هوایی مدرن را ممکن می‌سازد، فکر می‌کند. فلزات درجه هواپیما ستون فقرات نامرئی هوانوردی را تشکیل می‌دهند که برای مقاومت در برابر شرایط شدید و در عین حال بهینه‌سازی عملکرد و ایمنی مهندسی شده‌اند.

آلومینیوم سنگ بنای هوانوردی تجاری است و بخش عمده‌ای از ساختار اکثر هواپیماها را تشکیل می‌دهد. این فلز چند منظوره تعادل بهینه‌ای از خواص ضروری برای پرواز را ارائه می‌دهد.

آلومینیوم با چگالی تنها ۲.۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب - حدود یک سوم فولاد - صرفه‌جویی قابل توجهی در وزن ایجاد می‌کند. هواپیمای بوئینگ ۷۸۷ دریم‌لاین این مزیت را نشان می‌دهد، به طوری که آلومینیوم بیش از ۵۰ درصد بدنه آن را تشکیل می‌دهد و مصرف سوخت را به طور قابل توجهی نسبت به جایگزین‌های سنگین‌تر کاهش می‌دهد.

آلومینیوم به طور طبیعی یک لایه اکسید محافظ (Al₂O₃) تشکیل می‌دهد که در برابر تخریب محیطی مقاومت می‌کند. تولیدکنندگان هواپیما این خاصیت را از طریق آندایزینگ تقویت می‌کنند و لایه‌های اکسید ضخیم‌تری برای قطعات در معرض رطوبت، اسپری نمک و اشعه ماوراء بنفش ایجاد می‌کنند.

قابلیت ماشین‌کاری عالی این فلز امکان ساخت قطعات پیچیده را از طریق فرآیندهای مختلف فراهم می‌کند:

• سری ۲xxx (آلیاژهای مس): کاربردهای با استحکام بالا مانند پنل‌های پوسته
• سری ۷xxx (آلیاژهای روی): قطعات سازه‌ای حیاتی
• سری ۵xxx (آلیاژهای منیزیم): مخازن سوخت و سیستم‌های لوله‌کشی

در حالی که کمتر از آلومینیوم رایج است، فولاد ضد زنگ تقویت حیاتی را در نواحی با تنش بالا که دوام بیشترین اهمیت را دارد، فراهم می‌کند.

فولاد ضد زنگ با استحکام کششی و سختی برتر، در عناصر باربر مانند لوله‌های سازه‌ای و بست‌های حیاتی که باید تنش‌های مکانیکی قابل توجهی را تحمل کنند، ظاهر می‌شود.

آلیاژهای خاص فولاد ضد زنگ پایداری سازه‌ای را در گرمای شدید حفظ می‌کنند و آنها را برای اجزای موتور و سیستم‌های اگزوز که با دماهای بیش از ۱۰۰۰ درجه فارنهایت مواجه می‌شوند، ایده‌آل می‌سازد.

این فلز محبوب در صنعت هوافضا، سبکی آلومینیوم را با استحکام شبیه فولاد ترکیب می‌کند و نسبت استحکام به وزن بی‌نظیری را ارائه می‌دهد.

جنگنده‌های مدرن مانند اف-۲۲ رپتور بیش از ۴۰ درصد از بدنه خود را از آلیاژهای تیتانیوم استفاده می‌کنند. مقاومت در برابر خوردگی و پایداری دمای بالای این فلز همچنین آن را برای پره‌های کمپرسور و سایر اجزای موتور با کارایی بالا ایده‌آل می‌سازد.

تحولات مداوم بر موارد زیر تمرکز دارند:

• کاهش هزینه برای پذیرش گسترده‌تر
• آلیاژهای دمای بالا بهبود یافته
• تکنیک‌های جوشکاری بهبود یافته

تنگستن با بالاترین چگالی در میان فلزات رایج (۱۹.۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب)، کاربردهای تخصصی اما حیاتی را انجام می‌دهد.

وزنه‌های تعادل تنگستن که به طور استراتژیک در سراسر سازه‌های هواپیما قرار گرفته‌اند، ارتعاش را به حداقل می‌رسانند، راحتی مسافران را افزایش می‌دهند و سایش مکانیکی را کاهش می‌دهند.

نقطه ذوب فوق‌العاده (۳۴۲۲ درجه سانتی‌گراد) و فشار بخار پایین این فلز، آن را برای نازل‌های موشک و سایر کاربردهای دمای فوق‌العاده بالا ضروری می‌سازد.

فناوری‌های نوظهور نویدبخش بازسازی ساخت هواپیما هستند:

• آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم با ۱۰ درصد کاهش وزن
• آلیاژهای با آنتروپی بالا با دوام استثنایی
• کامپوزیت‌های ماتریس فلزی که مزایای متعدد مواد را ترکیب می‌کنند

این چهار فلز - هر کدام با خواص متمایز - به طور جمعی ایمنی، کارایی و قابلیت اطمینان را که مشخصه هوانوردی مدرن است، ممکن می‌سازند. با پیشرفت علم مواد، استفاده بهینه از آنها به پیشبرد مرزهای مهندسی هوافضا ادامه خواهد داد.