ข้อดีและข้อเสียของวัสดุผสมในเครื่องบิน

วัสดุผสมในวัสดุอากาศยาน
สารบัญบทความ:
วัสดุคอมโพสิตใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอากาศยานและได้รับอนุญาตให้วิศวกรสามารถเอาชนะอุปสรรคที่เกิดขึ้นกับตัวเองได้เมื่อใช้วัสดุเป็นรายบุคคล วัสดุที่เป็นส่วนประกอบถือตัวตนของพวกเขาไว้ในวัสดุผสมและไม่รวมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์ วัสดุเหล่านี้สร้างวัสดุไฮบริดที่มีคุณสมบัติทางโครงสร้างที่ดีขึ้น วัสดุคอมโพสิตทั่วไปที่ใช้ในเครื่องบิน ได้แก่ ไฟเบอร์กลาสคาร์บอนไฟเบอร์และระบบเมทริกซ์ที่เสริมด้วยเส้นใยหรือการรวมกันของสิ่งเหล่านี้ วัสดุคอมโพสิตเข้าสู่การบิน ตามที่ Federal Aviation Agency มีการผลิตวัสดุคอ

วัสดุคอมโพสิตใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอากาศยานและได้รับอนุญาตให้วิศวกรสามารถเอาชนะอุปสรรคที่เกิดขึ้นกับตัวเองได้เมื่อใช้วัสดุเป็นรายบุคคล วัสดุที่เป็นส่วนประกอบถือตัวตนของพวกเขาไว้ในวัสดุผสมและไม่รวมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์ วัสดุเหล่านี้สร้างวัสดุไฮบริดที่มีคุณสมบัติทางโครงสร้างที่ดีขึ้น วัสดุคอมโพสิตทั่วไปที่ใช้ในเครื่องบิน ได้แก่ ไฟเบอร์กลาสคาร์บอนไฟเบอร์และระบบเมทริกซ์ที่เสริมด้วยเส้นใยหรือการรวมกันของสิ่งเหล่านี้

วัสดุคอมโพสิตเข้าสู่การบิน

ตามที่ Federal Aviation Agency มีการผลิตวัสดุคอมโพสิตตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่สอง ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาวัสดุผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์นี้ได้กลายเป็นที่นิยมมากขึ้นและวันนี้สามารถพบได้ในเครื่องบินหลายประเภทเช่นเดียวกับเครื่องร่อน โครงสร้างอากาศยานประกอบขึ้นด้วยวัสดุคอมโพสิต 50 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์

ไฟเบอร์กลาสถูกใช้เป็นครั้งแรกในการบินโดยโบอิ้งในเครื่องบินโดยสารในยุคทศวรรษ 1950 เมื่อโบอิ้งเปิดตัว 787 Dreamliner รุ่นใหม่ในปีพ. ศ. 2555 เครื่องบิน Boeing ได้รับการจัดเป็นวัสดุคอมโพสิต 50 เปอร์เซ็นต์ เครื่องบินรุ่นใหม่ที่หลุดออกมาจากสายการบินในปัจจุบันเกือบทั้งหมดได้รวมเอาวัสดุคอมโพสิตเข้าไว้ด้วยกัน

แม้ว่าคอมโพสิตจะยังคงใช้งานได้ดีในอุตสาหกรรมการบินเนื่องจากมีข้อดีหลายประการ แต่บางคนก็กล่าวว่าวัสดุเหล่านี้มีความเสี่ยงต่อการบินด้วย

ด้านล่างเราจะชั่งน้ำหนักเครื่องชั่งและชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของวัสดุนี้

ข้อดี

การลดน้ำหนักเป็นข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการใช้วัสดุคอมโพสิตและเป็นปัจจัยสำคัญในการนำไปใช้ในโครงสร้างอากาศยาน ระบบเมทริกซ์ที่เสริมด้วยไฟเบอร์จะแข็งแรงกว่าอลูมิเนียมแบบดั้งเดิมที่พบในเครื่องบินส่วนใหญ่และให้ผิวเรียบเนียนและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมาก

นอกจากนี้วัสดุคอมโพสิตไม่สามารถกัดกร่อนได้ง่ายเหมือนกับโครงสร้างอื่น ๆ พวกเขาไม่ได้แตกจากความเมื่อยล้าโลหะและพวกเขาถือได้ดีในสภาพแวดล้อมการงอกรอบ การออกแบบคอมโพสิตยังใช้เวลานานกว่าอลูมิเนียมซึ่งหมายถึงค่าบำรุงรักษาและการซ่อมแซมน้อยลง

ข้อเสีย

เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตไม่แตกง่ายทำให้ยากที่จะบอกได้ว่าโครงสร้างภายในเสียหายหรือไม่และนี่คือข้อเสียเปรียบที่สุดในการใช้วัสดุคอมโพสิต ในทางตรงกันข้ามเนื่องจากอลูมิเนียมงอและรอยบุบได้ง่ายจึงทำให้ง่ายต่อการตรวจจับความเสียหายของโครงสร้าง นอกจากนี้การซ่อมแซมอาจทำได้ยากมากขึ้นเมื่อผิวคอมโพสิตเสียหายซึ่งจะกลายเป็นค่าใช้จ่ายสูง

นอกจากนี้เรซินที่ใช้ในวัสดุคอมโพสิตอ่อนตัวลงที่อุณหภูมิต่ำสุดที่ 150 องศาทำให้อากาศยานเหล่านี้ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อป้องกันไฟไหม้ ไฟที่เกี่ยวข้องกับวัสดุคอมโพสิตสามารถปล่อยควันพิษและอนุภาคขนาดเล็กเข้าไปในอากาศทำให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ อุณหภูมิสูงกว่า 300 องศาอาจทำให้โครงสร้างเสียหายได้

ในที่สุดวัสดุคอมโพสิตอาจมีราคาแพงแม้ว่าอาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าค่าใช้จ่ายเริ่มต้นสูงมักถูกชดเชยด้วยการประหยัดต้นทุนระยะยาว