Care este densitatea medie a materialelor utilizate într-o linie aeriană modernă? Oricare ar fi, reducerea densității medii a fost uriașă de la data de Wright Brothers a zburat primul avion practic. Motorul de a reduce greutatea în avioane este agresiv și continuu și este accelerat prin creșterea rapidă a prețurilor la combustibil. Acest antrenament reduce costurile specifice cu combustibilul, îmbunătățește ecuația intervalului / sarcinii utile și ajută mediul înconjurător. Compozițiile joacă un rol major în avioane moderne, iar Boeing Dreamliner nu face excepție în menținerea tendinței în greutate în scădere.
Compozite și reducerea greutății
Douglas DC3 (care datează din 1936) avea o greutate de decolare de aproximativ 25.200 de lire sterline, cu un supliment de aproximativ 25 de pasageri. Cu o autonomie maximă de încărcare de 350 de mile, adică aproximativ 3 kilograme pe fiecare pasager. Boeing Dreamliner are o greutate de decolare de 550.000 de kilograme care transportă 290 de pasageri. Cu o gamă complet încărcată de peste 8.000 de mile, aceasta este de aproximativ 1 kilogramă pe fiecare pasager - 1100% mai bine!
Motoarele cu jet, un design mai bun, tehnologia de economisire a greutății, cum ar fi fly by wire - toate au contribuit la saltul cuantic - dar compozite au avut un rol imens de jucat. Sunt utilizate în cadrul aparatului aerian Dreamliner, motoare și multe alte componente.
Utilizarea compozitelor în cadrul modelului aerian Dreamliner
Dreamliner are un cadru aerian cuprinzând aproape 50% fibra de carbon plastic armat și alte compozite. Această abordare oferă economii în greutate în medie de 20% comparativ cu mai convenționale (și depășite) aluminiu desene sau modele.
Compozițiile din cadrul aerian au și avantaje de întreținere. O reparație tipic legată poate necesita 24 sau mai multe ore de oprire a avionului, dar Boeing a dezvoltat o nouă linie de capacitate de reparație de întreținere care necesită mai puțin de o oră pentru a fi aplicată. Această tehnică rapidă oferă posibilitatea reparațiilor temporare și o schimbare rapidă, în timp ce astfel de daune minore ar fi putut împământa un avion din aluminiu. Aceasta este o perspectivă intrigantă.
Fuzelajul este construit în segmente tubulare care sunt apoi unite în timpul asamblării finale. Se spune că utilizarea compozitelor economisește 50.000 de nituri pe avion. Fiecare amplasament de nituri ar fi necesitat verificarea întreținerii ca locație potențială de avarie. Și asta sunt doar nituri!
Compozite din motoare
Dreamliner are opțiuni de motor GE (GEnx-1B) și Rolls Royce (Trent 1000) și ambele folosesc compozite pe scară largă. Nacelele (carcasele de intrare și ventilatoare) sunt un candidat evident pentru compozite. Cu toate acestea, compozitele sunt chiar utilizate în lamele ventilatoarelor motoarelor GE. Tehnologia lamelor a avansat extraordinar încă din zilele Rolls-Royce RB211. Tehnologia timpurie a falimentat compania în 1971, când este vorba despre lamele ventilatoarelor din fibră de carbon Hyfil, care nu au reușit în testele de lovire a păsărilor.
General Electric a condus drumul cu tehnologia cu lamă de ventilator compozită cu vârf de titan din 1995. În centrala Dreamliner, compozitele sunt utilizate pentru primele 5 etape ale turbinei cu presiune joasă în 7 etape.
Mai multe despre mai puțină greutate
Ce zici de unele numere? Carcasa de retenție a ventilatorului pentru instalația electrică GE reduce greutatea aeronavei cu 1200 de kilograme (mai mult de ½ tonă). Carcasa este consolidată cu împletitura din fibră de carbon. Acesta este doar reducerea în greutate a carcasei ventilatorului și este un indicator important al avantajelor de rezistență / greutate ale compozitelor. Acest lucru se datorează faptului că o cutie de ventilator trebuie să conțină toate resturile în cazul unei defecțiuni a ventilatorului. Dacă nu conține resturi, motorul nu poate fi certificat pentru zbor.
Greutatea economisită în lamele turbinei cu lama economisește, de asemenea, greutate în carcasa de retenție și rotori necesare. Aceasta înmulțește economisirea și îmbunătățirea raportului putere / greutate.
În total, fiecare Dreamliner conține aproximativ 70.000 de lire sterline (33 tone) de plastic armat cu fibră de carbon - din care aproximativ 45.000 (20 tone) kilograme sunt fibre de carbon.
Concluzie
Problemele de proiectare și producție timpurie ale utilizării compozitelor în avioane au fost acum depășite. Dreamliner este în vârful eficienței consumului de combustibil al avionului, reduce impactul și siguranța asupra mediului. Cu numărul de componente redus, nivelurile mai mici de verificare a întreținerii și timpul de aer mai mare, costurile de asistență sunt reduse semnificativ pentru operatorii de linii aeriene.
De la lamele ventilatoarelor până la fuselaj, aripi până la toalete, eficiența Dreamliner ar fi imposibilă fără compozite avansate.