航空機構造における複合材料

複合材料は航空機産業で広く使用されており、エンジニアが材料を個別に使用する際に私が直面していた障害を克服することを可能にしました。構成材料は複合材料中でそれらのアイデンティティを保持し、さもなければ互いに完全に融合しない。一緒に、材料は改善された構造的性質を有する「ハイブリッド」材料を作り出す。航空機に使用される一般的な複合材料には、ガラス繊維、炭素繊維、および繊維強化マトリックスシステム、あるいはこれらの任意の組み合わせが含まれます。

これらすべての材料のうち、ガラス繊維は最も一般的な複合材料であり、1950年代にボートや自動車で最初に広く使用されました。

複合材料は航空に通じる

連邦航空局によると、複合材料は第二次世界大戦以来出回っています。何年にもわたって、この独特の素材のブレンドはますます人気が高まっており、今日では多くの異なる種類の飛行機やグライダーに見られることができます。航空機の構造は通常50〜70パーセントの複合材料でできています。

ガラス繊維は1950年代にその乗客のジェット機でボーイングによって航空で最初に使用されました。 2012年にボーイングが新しい787 Dreamlinerを発表したとき、それは航空機が50パーセントの複合材料であることを自慢しました。今日の新型機は、ほとんどすべてがある種の複合材料をデザインに取り入れています。

複合材料は、それらの多数の利点のために航空業界で非常に頻繁に使用され続けているが、これらの材料はまた航空にとって安全上のリスクをもたらすと言う人もいる。以下では、スケールのバランスを取り、このマテリアルの長所と短所を比較します。

利点

軽量化は、複合材料を使用することの最大の利点であり、航空機の構造に使用する際の重要な要素です。繊維強化マトリックスシステムは、ほとんどの航空機に見られる従来のアルミニウムよりも強度が高く、滑らかな表面を提供し、燃費を向上させるという大きな利点があります。

また、複合材料は他の種類の構造体ほど簡単には腐食しません。それらは金属の疲労からひび割れず、そしてそれらは構造的な屈曲環境においてしっかりと保持する。また、複合設計はアルミニウムよりも長持ちします。これはメンテナンスと修理のコストが少ないことを意味します。

デメリット

複合材料は壊れにくいので、内部構造がまったく損傷していないかどうかを判断するのは困難です。もちろん、これが複合材料を使用する場合の最も不利な点です。これとは対照的に、アルミニウムは容易に曲がったりへこんだりするので、構造上の損傷を検出するのは非常に簡単です。さらに、複合材の表面が損傷している場合、修理ははるかに困難になります。

また、複合材料に使用される樹脂は150度という低い温度でも弱くなるため、これらの航空機が火災を回避するために特別な注意を払うことが重要になります。複合材料に関連する火災は有毒なフュームや微粒子を大気中に放出し、健康上のリスクを引き起こす可能性があります。 300度を超える温度では構造上の不具合が発生することがあります。

最後に、複合材料は高価になる可能性がありますが、高い初期コストは通常​​、長期的なコスト削減によって相殺されます。