fréttir

Strax á sjötta áratug síðustu aldar,glerþráðastyrkt samsett efnivoru notaðar í óberandi íhlutum þyrluskrokka, svo sem hlífðarklæðningum og skoðunarlúgum, þó að notkun þeirra væri frekar takmörkuð.

Byltingarkenndar framfarir í samsettum efnum fyrir þyrlur áttu sér stað á sjöunda áratugnum með farsælli þróun á glerþrepastyrktum samsettum þyrlublöðum. Þetta sýndi fram á framúrskarandi kosti samsettra efna - framúrskarandi þreytuþol, fjölþætta álagsflutning, hæga sprungumyndun og einfaldleika þjöppunarmótunar - sem nýttust að fullu í notkun þyrlublaða. Meðfæddir veikleikar trefjastyrktra samsettra efna - lágur millilags skerstyrkur og næmi fyrir umhverfisþáttum - höfðu ekki neikvæð áhrif á hönnun eða notkun þyrlublaða.

Þó að málmblöð hafi yfirleitt ekki endingartíma yfir 2000 klukkustundir, geta samsett blöð náð líftíma yfir 6000 klukkustundir, hugsanlega ótakmarkaðan, og gert kleift að viðhalda eftir ástandi. Þetta eykur ekki aðeins öryggi þyrlna heldur dregur einnig verulega úr kostnaði blaðanna yfir allan líftíma þeirra, sem skilar verulegum efnahagslegum ávinningi. Einfalt og auðvelt í notkun þjöppunar- og herðingarferli samsettra efna, ásamt getu til að sníða styrk, stífleika (þar með talið dempunareiginleika), gerir kleift að bæta og hámarka loftaflfræðilega snið í hönnun þyrlublöða, sem og að hámarka burðarvirkni þyrlublöðanna. Frá áttunda áratugnum hafa rannsóknir á nýjum loftþráðum skilað röð af afkastamiklum þyrlublöðasniðum. Þessir nýju loftþráðar einkennast af umbreytingu frá samhverfum yfir í fullkomlega sveigða, ósamhverfa hönnun, sem nær verulega auknum hámarkslyftistuðlum og mikilvægum Mach-tölum, lægri loftmótstöðustuðlum og lágmarksbreytingum á momentstuðlum. Úrbætur á lögun þyrlublöðaodda - frá rétthyrndum yfir í sveigða, keilulaga oddia; parabólískum sveigðum niður á við; til háþróaðra, þunnsveiptra BERP-odda — hafa verulega bætt dreifingu loftaflfræðilegrar álags, hvirfiltruflanir, titring og hávaða, og þar með aukið skilvirkni snúningshlutans.

Þar að auki innleiddu hönnuðir fjölþætta samþætta hagræðingu á loftaflfræði og byggingarhreyfingum þyrlublaða, þar sem þeir sameinuðu hagræðingu á samsettum efnum og hagræðingu á hönnun þyrlublaða til að ná fram bættri afköstum blaðanna og minnkun titrings/hávaða. Þar af leiðandi, seint á áttunda áratugnum, tóku næstum allar nýþróaðar þyrlur upp samsettar þyrlublöð, en að útfæra eldri gerðir með málmblöðum yfir í samsett þyrlublöð skilaði ótrúlega góðum árangri.

Helstu atriði sem þarf að hafa í huga við notkun samsettra efna í flugvélaskrokk þyrla eru meðal annars: flókin bogadregin yfirborð ytra byrðis þyrlnanna, ásamt tiltölulega lágu burðarálagi, sem gerir þær hentugar til smíði samsettra efna til að auka þol gegn skemmdum á burðarvirki og tryggja örugga og áreiðanlega notkun; krafa um þyngdarlækkun í flugvélaskrokkum bæði fyrir nytjaþyrlur og árásarþyrlur; og kröfur um árekstrarvarna og laumufarshönnun. Til að mæta þessum þörfum stofnaði bandaríska flugtæknistofnunin (United Army Aviation Applied Technology Research Institute) Advanced Composite Airframe Program (ACAP) árið 1979. Frá níunda áratugnum, þegar þyrlur eins og Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 og evrópska MBB BK-117 með flugvélaskrokk úr samsettum efnum hófu prófunarflug, þar til Bell Helicopter náði að samþætta samsetta vængi og skrokk V-280 árið 2016, hefur þróun þyrluskrokka úr samsettum efnum tekið verulegum framförum. Í samanburði við viðmiðunarflugvélar úr álfelgi bjóða samsettar flugvélarskrokk upp á verulegan ávinning hvað varðar þyngd flugvélaskrokka, framleiðslukostnað, áreiðanleika og viðhaldshæfni, og uppfylla markmið ACAP áætlunarinnar eins og fram kemur í töflu 1-3. Þar af leiðandi fullyrða sérfræðingar að það að skipta út álflugvélaskrokkum fyrir samsettar burðarvirki hafi sambærilega þýðingu og á fimmta áratug síðustu aldar var flugvélaskrokkur úr trédúk yfir í málmgrindur.

Að sjálfsögðu er notkun samsettra efna í flugvélaskrokk nátengd hönnunarforskriftum þyrlna (afkastamælikvarða). Eins og er eru samsett efni 30% til 50% af þyngd flugvélaskrokks í meðalstórum og þungum árásarþyrlum, en hernaðar-/borgaralegar flutningaþyrlur nota hærra hlutfall, eða 70% til 80%. Samsett efni eru aðallega notuð í skrokkhluta eins og stélbóm, lóðréttan stöðugleikabúnað og láréttan stöðugleikabúnað. Þetta þjónar tveimur tilgangi: þyngdarlækkun og auðveldari myndun flókinna yfirborða eins og lóðréttra stöðugleikabúnaða í loftstokkum. Árekstrarvarnandi mannvirki nota einnig samsett efni til að ná fram þyngdarsparnaði. Hins vegar, fyrir léttar og litlar þyrlur með einfaldari burðarvirki, minni álag og þunna veggi, er notkun samsettra efna ekki endilega hagkvæm.