Kāds ir vidējais mūsdienu gaisa kuģī izmantoto materiālu blīvums? Lai kāds tas būtu, vidējā blīvuma samazinājums kopš 2002. gada ir bijis milzīgs Wright brāļi lidoja pirmā praktiskā lidmašīna. Centība samazināt svaru lidmašīnās ir agresīva un nepārtraukta, un to paātrina strauji augošās degvielas cenas. Šī piedziņa samazina specifiskās degvielas izmaksas, uzlabo diapazona / kravas slodzes vienādojumu un palīdz videi. Kompozītiem ir liela loma mūsdienu lidmašīnās, un Boeing Dreamliner nav izņēmums svara samazināšanas tendences uzturēšanā.
Kompozīti un svara samazināšana
Douglas DC3 (datēta ar 1936. gadu) pacelšanās svars bija aptuveni 25 200 mārciņas, bet pasažieru papildaprīkojums - apmēram 25. Maksimālais kravas diapazons ir 350 jūdzes, tas ir apmēram 3 mārciņas uz vienu jūdzi. Boeing Dreamliner pacelšanās svars ir 550 000 mārciņu, pārvadājot 290 pasažierus. Ar pilnu slodzi, kas pārsniedz 8000 jūdzes, tas ir aptuveni ¼ mārciņas uz vienu jūdzi - 1100% labāks!
Reaktīvie dzinēji, labāks dizains, svara samazināšanas tehnoloģija, piemēram, lidot pa stiepli - visi ir veicinājuši kvantu lēcienu, taču
kompozīti ir bijusi liela loma šajā spēlē. Tos izmanto Dreamliner lidmašīnā, motoros un daudzās citās sastāvdaļās.Kompozītu izmantošana Dreamliner lidmašīnas rāmī
Dreamliner ir lidmašīnas rāmis, kas satur gandrīz 50% karbona šķiedra pastiprināta plastmasa un citi kompozītmateriāli. Šī pieeja dod svara ietaupījumu vidēji par 20 procentiem, salīdzinot ar tradicionālajiem (un novecojušajiem) alumīnijs zīmējumi.
Lidmašīnas korpusa kompozītmateriāliem ir arī apkopes priekšrocības. Parasti saistītajam remontam var būt vajadzīgas 24 vai vairāk stundas lidmašīnas dīkstāves, taču Boeing ir izstrādājis jaunu tehniskās apkopes remonta iespēju līniju, kurai nepieciešama mazāk nekā stunda. Šis ātrais paņēmiens piedāvā iespēju veikt īslaicīgu remontu un ātru apgrozījumu, turpretī šādi nelieli bojājumi, iespējams, ir izraisījuši alumīnija lidmašīnas pamatni. Tā ir intriģējoša perspektīva.
Fāze tiek veidota cauruļveida segmentos, kurus pēc tam saliek galīgās montāžas laikā. Tiek apgalvots, ka kompozītmateriālu izmantošana ļauj ietaupīt 50 000 kniedes vienā plaknē. Katrā kniedes vietā būtu jāveic apkopes pārbaude kā iespējamās kļūmes vieta. Un tas ir tikai kniedes!
Kompozītmateriāli motoros
Dreamliner ir GE (GEnx-1B) un Rolls Royce (Trent 1000) motora iespējas, un abi tos plaši izmanto. Nacelles (ieplūdes un ventilatora apvalki) ir acīmredzams kompozītu kandidāts. Tomēr kompozīti tiek izmantoti pat GE motoru ventilatora lāpstiņās. Asmens tehnoloģija ir ievērojami progresējusi kopš Rolls-Royce RB211 dienām. Agrīnā tehnoloģija bankrotēja uzņēmumu 1971. gadā, kad Hyfil oglekļa šķiedras ventilatora lāpstiņas neizdevās veikt putnu streika testus.
Kopš 1995. gada General Electric ir rādījis ceļu ar kompozītu ventilatora lāpstiņu tehnoloģiju ar titāna galu. Dreamliner spēkstacijā kompozītmateriālus izmanto pirmajos 5 posmos no 7 pakāpju zema spiediena turbīnas.
Vairāk par mazāku svaru
Kā ar dažiem numuriem? GE spēkstacijas vieglais ventilatoru ierobežošanas gadījums samazina lidmašīnas svaru par 1200 mārciņām (vairāk nekā ½ tonnu). Korpuss ir pastiprināts ar oglekļa šķiedras pinumu. Tas ir tikai ventilatora korpusa svara ietaupījums, un tas ir svarīgs kompozītmateriālu ieguvumu stiprības / svara rādītājs. Tas notiek tāpēc, ka ventilatora korpusā ventilatora kļūmes gadījumā jābūt visiem gružiem. Ja tajā nebūs gružu, dzinēju nevar sertificēt lidojumam.
Lokšņu turbīnu asmeņos ietaupītais svars arī ietaupa svaru vajadzīgajā norobežojošajā apvalkā un rotoros. Tas palielina tā ietaupījumu un uzlabo enerģijas un svara attiecību.
Kopumā katrs Dreamliner satur apmēram 70 000 mārciņu (33 tonnas) ar oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas - no tām aptuveni 45 000 (20 tonnas) mārciņu ir oglekļa šķiedra.
Secinājums
Kompozītu izmantošanas lidmašīnās agrīnās projektēšanas un ražošanas problēmas tagad ir pārvarētas. Dreamliner ir lidmašīnas degvielas patēriņa maksimuma līmenis, samazināta ietekme uz vidi un drošība. Ar samazinātu sastāvdaļu skaitu, zemāku tehniskās apkopes pārbaužu līmeni un lielāku laika patēriņu aviopārvadātājiem tiek ievērojami samazinātas atbalsta izmaksas.
No ventilatora lāpstiņām līdz fizelāžai, spārniem līdz mazgāšanās telpām, Dreamliner efektivitāte nebūtu iespējama bez moderniem kompozītmateriāliem.