aviation

Az erdőktől a 3D laborokig

Alig több mint egy évszázad alatt, a repülőgépeket fából, kábelből és szövetből készült kényes konstrukciókból nagysebességű gépekké alakították át és a legmodernebb technológia, amelyet új anyagok összetett keverékével hoztak létre. Körbejártuk ezt a drámai fejlődést, és megláttuk az Airbus szerepét ebben a történetben.

A J1, az első teljesen fém repülőgép, amelyet Hugo Junkers mérnök tervezett.

- Repülhet a fém?. 1915-ben, alig tizenkét évvel azután, hogy a Wright testvérek megtették a világ első motoros repülését, ez volt a legfontosabb vita a légiközlekedési szakértők között.

Abban az időben az az ötlet, hogy egy teljesen fémből készült repülőgép technikailag és pénzügyileg lehetetlennek tűnt, így a repülőgépeket a lehető legkönnyebb anyagokkal, például fa- és acélkábelekkel építették.

Hugo Junkers német úttörő azonban másként látta a dolgokat, és megfigyelte, hogy a repülés jövője nem csak a légi csaták és versenyek számára szól, hanem hogy az embereket és az árukat nagy tömegben lehet szállítani. Ehhez jelentős változtatásokra lenne szükség a repülőgépek felépítésében. J-1 repülőgépe forradalmi volt, mert ez volt az első, amely teljes egészében fémből készült, és az első, amely monoplán.

A J1-et Blechesel-nek (német szamár) hívták.

A J1-et soha nem gyártották tömegesen, és példaként szolgálta az elérhető eredményeket, valamint Junkers elképzeléseit olyan anyagokat tervezhet, amelyek erősebbé teszik a repülőgépeket, könnyű, gyors és hatékony.

Az egyik első, alumíniumból készült polgári repülőgép, a G24.

Az Airbus az ágazat egyik legsikeresebb korai szereplőjének bizonyult a szénszálas vertikális stabilizátor bevezetésével A310. Több mint 250 kilogrammal csökkentette a súlyát, és úttörő szerepet játszott a szénszálas kompozitok kereskedelmi repülőgépekben történő alkalmazásában.

Ehelyett a szénszálerősítésű műanyag volt igazán forradalmi a repülés számára. A szilárdság-súly szempontjából jobb volt, mint a fémek, valamint kevésbé volt hajlamos a fáradtságra és a korrózióra.

A fémre való áttérés: 1920-1930

Junkers megállapította, hogy az acél A J1 erős és tartós volt, de nehéz és nehezen kezelhető is. Ezért az alumíniumra vált, amely életképes gyártási anyagként kezdett megjelenni a 20. század elején. Ideális repülőgépekhez, mert az acél harmadát nyomta és erősebb volt.

A német az első polgári repülőgépek, például a F13 és a G24. Junkers munkája felkeltette Henry Ford figyelmét, aki lemásolta (olyan mértékben, hogy Junkers beperelte), hogy létrehozza Ford Trimotor Ezek a repülőgépek a hosszú távú polgári repülés korszakát nyitották meg, bár csak az 1930-as évek elején építhettek fémrepülőgépeket alacsonyabb költségekkel és hatékonyabban.

Ennek a korszaknak a legjelentősebb modellje a Douglas DC-3, 1935-ben jelent meg a piacon. Gyors, megbízható, könnyen karbantartható és kényelmes volt utasai számára, sőt, ennek a családnak a százai ma is repülnek; ezek egy légi bizonyíték arra, hogy mennyire tartós lehet egy fémrepülőgép.

Új fémek: háború utáni korszak

Az űr- és űrmérnökök a fémeken és az alumíniumon túli megoldásokat kezdték keresni, mivel a nagy sebességű repülőgépek egyre gyakoribbá váltak. A titán korróziónak, fáradtságnak és magas hőmérsékletnek ellenálló anyagként jelent meg, amelynek szilárdsága is volt. Ez azonban ritka és nagyon drága volt.

Az ötvenes évek végén az ipar elkezdte használni a titánt a motorok kis részeiben és olyan repülőgép-részekben, amelyek magas hőmérsékletnek voltak kitéve, mint például a burkolat és a szárnyak elülső élei. Az egekbe szökő költségek és a korlátozott titántartalékok azonban korlátozták ennek az egzotikus anyagnak a felhasználását.

Az A2350 Écureil üvegszálat alkalmazott fő motorjához

A szénszál felszabadul: 1970-1980

Az üvegszál volt az első szuper könnyű kompozit anyag, amelyet repülőgépekben használtak.

Debütálása 1940-ben volt, amikor a burkolatra, az orrokra és a pilótafülkékre telepítették. Megtalálható a különféle helikopterek, például a Bölkow Bo 105 és a BK 117, akárcsak ő Gazelle SA 340 az 1960-as és 1970-es évekből.

1975-ben a helikopter fő rotorja AS350 Écureuil kompozit üvegszálból készült, ami jelentősen csökkentette a tervezéshez használt alkatrészek számát. Az anyag merevsége azonban azt eredményezte, hogy keveset használták más szállító repülőgépek szerkezetében.

A Tigris megkülönbözteti, hogy ő az első teljesen összetett helikopter Európában.

Összetett világ: 1990-től napjainkig

Azóta a szénszálas kompozitok egyre gyakoribbá válnak, és a gyártási technikák fejlődése lehetővé tette nagyobb és összetettebb alkatrészek gyártását.

Ezt az anyagot széles körben használják a helikopterekben, mert ezen a területen a súly nagyon fontos, mivel a helikopter motorjainak fel kell emelniük a levegőben lévő összes súlyt. Ezért olyan modellek, mint az Airbus Tiger, akár 80 százalékos kompozit anyagból készülnek, míg a NH90, 2007-ben vezették be, akár 90 százalékkal is rendelkezik.

A repülőgépek területén a mitikus egynegyede A380 kompozit anyagokból készül.

A széles testű repülőgépek családja, az A350 XWB Ugyancsak több mint 50 százalékos kompozit anyagból készül, ami az alumínium repülőgépekhez képest 25% -kal kiválóan csökkenti az üzemanyag-fogyasztást.

Az Airbus munkája a szénszálas szárnyak építésénél a A400M, 2013-ban indult, megalapozta a A350 XWB.

A fémek azonban nem avultak el: a A350 XWB még mindig vannak alkatrészei fémből és titánból, és csaknem 20 százalékuk alumínium-lítium ötvözetből készül, ami lehetővé teszi a világ legkönnyebb fémjének, a lítiumnak a felhasználását, miközben csökkenti az alumínium súlyát, miközben javítja az szilárdságot, a tartósságot és a korrózióállóságot.

A Scalmalloy RP robusztus megoldásokat kínál az alumíniumötvözetek felhasználására.

A következő fejezet

Az ipar folyamatosan kutatja és keresi az innovatív anyagok fejlesztését, azzal a vágyal, hogy gyorsabb, könnyebb és hatékonyabb repülőgépeket hozzanak létre. 2015-ben az Airbus bejelentett egy új bionikus partíciót, amely 45 százalékkal könnyebb a jelenlegi kialakításnál. A Scalmalloy-t használja, egy új típusú ötvözetet, amelyet kifejezetten az APWorks, az Airbus leányvállalata tervezett, 3D nyomtatásra szakosodva.

Kutatást folytatnak 4D nyomatok és digitális anyagok vonatkozásában is, amelyek önmagukban is megváltoztathatják alakjukat, ha külső erőkkel, például vízzel, mozgással és a hőmérséklet változásával szembesülnek. Ezek az anyagok kiküszöbölhetik a mechanikus vezérlőrendszerek szükségességét, és az Airbus már teszteli ezt a technológiát egy levegőbeszívás szempontjából. Ki tudja, egy nap talán ez lehet az alapja az egész kabin felépítésének.