وبلاگ

چه چیزی باعث می شود پرنده های فولادی عظیم، قدرت گرانش را نادیده بگیرند و در ارتفاع 30,000 فوت آزادانه پرواز کنند؟" اما در انقلاب در حال انجام در علم مواد که تولید هواپیمایی را تغییر دادهاز ساختارهای اولیه چوب و پارچه تا آلیاژ های آلومینیوم، آلیاژ های تیتانیوم و مواد کامپوزیت امروز، انتخاب مواد هواپیما به طور مستقیم بر عملکرد، ایمنی،و بهره وری اقتصادی.

هواپیمای اولیه مانند "فلایر اول" برادران رایت به دلیل محدودیت های تکنولوژیکی به چوب و پارچه تکیه می کردند. فریم از درختان سبک وزن اما محکم و چوب خاکستری استفاده می کرد.در حالی که بال ها و سطوح بدنه با پارچه پنبه ای کشیده شده پوشانده شده بودنداین ترکیب ساده باعث شد که انسان اولین پرواز خود را با موتور انجام دهد و به عصر جدیدی از هواپیمایی منجر شود.

با این حال، چوب و پارچه محدودیت هایی در قدرت، دوام و عملکرد آیرودینامیک داشتند.مواد فلزی به تدریج این راه حل های اولیه را جایگزین کردند.

آلیاژ های آلومینیوم به دلیل نسبت عالی قدرت به وزن ، قابلیت کار و مقاومت در برابر خوردگی ، مواد غالب هواپیما شدند.فورد تری موتور در سال ۱۹۲۸ پیشگام استفاده گسترده ای از آلومینیوم در ساختارهای هواپیما بودامروز، اکثر هواپیماهای تجاری از جمله بوئینگ 747 هنوز به طور عمده بر روی آلیاژ های آلومینیوم تکیه می کنند.

تکنولوژی آلومینیوم همچنان در حال تکامل است. انواع جدید مانند آلیاژ های آلومینیوم با قدرت بالا و مقاومت در برابر حرارت، پیشرفت های قابل توجهی نسبت به نسخه های سنتی را ارائه می دهند.پاسخگویی به الزامات تخصصی برای انواع مختلف هواپیما.

آلياژ هاي تيتانيوم از مواد فضايي برتر با خواص استثنائي هستندآنها اغلب به عنوان فلزات فضایی شناخته می شوند." در هواپیماها، آنها عمدتا برای اجزای حیاتی که با گرما، فشار یا خوردگی شدید مواجه هستند، مانند تیغه های موتور و عرشه فرود استفاده می شوند.

هواپيماي کشفي "لاکهيد" مدل "اس آر-71 بلک برد" بهترين نمونه ي ارزش تيتانيوم استدمای پوست آن در طول پرواز با سرعت بالا به صدها درجه سانتیگراد می رسدتقریبا کل بدن هواپیما از آلیاژ تیتانیوم تشکیل شده است که یکپارچگی ساختاری را در این شرایط شدید تضمین می کند.

مواد کامپوزیت دو یا چند ماده را با هم ترکیب می کنند تا خواص برتر ایجاد کنند. در مقایسه با فلزات سنتی، آنها نسبت قدرت به وزن بالاتر، انعطاف پذیری طراحی بهتر،و بهبود مقاومت در برابر خستگی، آنها را به عنوان آینده هواپیمایی قرار می دهد.

هواپیماهای کنونی عمدتا از فیبر کربن و فیبر شیشه ای استفاده می کنند. فیبر کربن با هزینه های بالاتر قدرت و سفتی استثنایی را فراهم می کند.که باعث می شود آن را برای ساختارهای اولیه مانند بال ها و بدنه ها ایده آل کند.فیبر شیشه ای عملکرد کمی پایین تری را ارائه می دهد اما برای سازه های ثانویه مانند محفظه ها و داخلی ها هزینه مؤثر است.

بوئینگ 787 دریملاینر نقطه عطف ترکیبی در هواپیمایی تجاری را نشان می دهد. استفاده گسترده از فیبر کربن در بال ها و بدنه، وزن را کاهش می دهد و در عین حال بهره وری سوخت را بهبود می بخشد.حاوی بیش از ۵۰٪ مواد ترکیبی، این بالاترین استفاده از کامپوزیت را در بین هواپیماهای تجاری فعلی نشان می دهد.

با پیشرفت تکنولوژی هواپیمایی، الزامات مواد به طور فزاینده ای افزایش می یابد. مواد هواپیمایی آینده در امتداد این مسیرها توسعه خواهند یافت:

وزن کم:کاهش وزن هواپیما باعث بهبود بهره وری سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود.

عملکرد بهبود يافته:مواد باید قدرت، سفتی، مقاومت در برابر گرما و مقاومت در برابر خوردگی را برای شرایط عملیاتی شدیدتر ارائه دهند.

مواد هوشمند:گنجاندن قابلیت های خود سنجی، خود درمانی و سازگاری، ایمنی و قابلیت اطمینان را افزایش می دهد.

پایداری:مواد قابل بازیافت و زیست تخریب می توانند تاثیرات زیست محیطی را به حداقل برسانند.

با پیشرفت های مداوم در علم مواد و فن آوری های تولیدی، هواپیماهای آینده سطح بی سابقه ای از ایمنی، کارایی و مسئولیت زیست محیطی را قول می دهند،نقشه برداری از یک مسیر هیجان انگیز برای قرن آینده هواپیمایی.