Каква е средната плътност на материалите, използвани в модерен самолет? Каквото и да е, намаляването на средната плътност е огромно от края на Братя Райт лети първият практичен самолет. Стремежът да се намали теглото на самолетите е агресивен и непрекъснат и се ускорява чрез бързо покачване на цените на горивата. Това задвижване понижава специфичните разходи за гориво, подобрява уравнението на обхват / полезен товар и помага на околната среда. Композитите играят основна роля в съвременните самолети и Boeing Dreamliner не е изключение в поддържането на намаляващата тенденция на тегло.
Композити и намаляване на теглото
Douglas DC3 (от 1936 г.) е с тегло на излитане около 25 200 паунда с пътнически комплект около 25. С максимален диапазон на полезен товар от 350 мили, това е около 3 паунда на пътническа миля. Boeing Dreamliner има излитна маса от 550 000 паунда, превозвайки 290 пътници. С напълно натоварен обхват от над 8 000 мили, това е приблизително ¼ килограм за пътни мили - 1100% по-добре!
Реактивните двигатели, по-добрият дизайн, технологията за пестене на тегло като летене с тел - всичко това допринесе за квантовия скок - но композити са имали огромна роля за игра. Използват се в самолетната рамка на Dreamliner, двигателите и много други компоненти.
Използване на композити в Dreamliner Airframe
Dreamliner има самолет, който съдържа близо 50% въглеродни влакна подсилена пластмаса и други композити. Този подход предлага икономия на тегло средно 20 на сто в сравнение с по-конвенционалните (и остарели) алуминий проектира.
Композитите в самолета имат и предимства при поддръжката. Обикновено свързаният ремонт може да изисква 24 или повече часа престой в самолета, но Boeing е разработила нова линия на възможности за ремонт на поддръжка, която изисква по-малко от час. Тази бърза техника предлага възможност за временни ремонти и бърз обрат, докато такива малки щети може да са основани на алуминиев самолет. Това е интригуваща перспектива.
Фюзелажът е конструиран в тръбни сегменти, които след това се свързват по време на окончателния монтаж. Смята се, че използването на композити спестява 50 000 нитове на самолет. Всеки сайт за нитове ще изисква проверка на поддръжката като потенциално място за повреда. И това са просто нитове!
Композити в двигателите
Dreamliner има възможности за двигатели GE (GEnx-1B) и Rolls Royce (Trent 1000), като и двата използват композитни материали широко. Нацелите (входни и вентилаторни кожухи) са очевиден кандидат за композити. Композитите обаче се използват дори във вентилаторните лопатки на GE двигателите. Технологията на острието е напреднала изключително много от времето на Rolls-Royce RB211. Ранната технология фалира компанията през 1971 г., когато нейните вентилатори на въглеродни влакна Hyfil не успяха при тестове за удар на птици.
Дженерал Електрик е начело с технологията на композитните вентилатори с титанови накрайници от 1995 г. В електроцентралата Dreamliner композитите се използват за първите 5 етапа на 7-степенната турбина с ниско налягане.
Повече за по-малко тегло
Какво ще кажете за някои числа? Капакът на вентилатора за леко тегло на електроцентралата GE намалява теглото на самолета с 1200 паунда (повече от ½ тона). Калъфът е подсилен с оплетка от въглеродни влакна. Това е само спестяването на тегло на вентилатора и е важен показател за силата / теглото на композитите. Това е така, защото кутията на вентилатора трябва да съдържа всички отпадъци в случай на повреда на вентилатора. Ако не съдържа отломки, двигателят не може да бъде сертифициран за полет.
Теглото, спестено в лопатките на турбината, също спестява тегло в необходимия корпус и роторите. Това умножава спестяването му и подобрява съотношението мощност / тегло.
Общо всеки Dreamliner съдържа около 70 000 паунда (33 тона) пластмаса, подсилена с въглеродни влакна - от които около 45 000 (20 тона) килограма са въглеродни влакна.
заключение
Ранните проблеми на проектирането и производството на използването на композити в самолети вече са преодолени. Dreamliner е в пика на ефективността на самолетното гориво, свежда до минимум въздействието върху околната среда и безопасността. С намаления брой на компонентите, по-ниските нива на проверка на поддръжката и по-голямото ефирно време, разходите за поддръжка се намаляват значително за авиокомпаниите.
От лопатки на вентилатора до фюзелаж, крила до тоалетни, ефективността на Dreamliner би била невъзможна без модерни композити.