Композитные материалы в авиации. Часть 1

⏳ Использование композитных материалов в конструкции самолётов началось во время Второй мировой войны. Именно тогда при производстве фюзеляжей стратегических бомбардировщиков «В-29» стали использовать стекловолокно. В конце 50-х годов этот ма­териал начал широко применяться при изготовлении планеров. В 1965 году был сертифицирован первый летательный аппарат, полностью изготовленный из стекловолокна – швейцарский планер «Diamant HBV».

В современных самолетах композитные материалы активно используются при производстве фюзеляжа, крыла, хвостового оперения, гондолы двигателя, лопаток винта и многого другого. А в новейших пассажирских ВС, таких как Boeing 787 и Airbus A350, примерно 50% конструкции выполнено из композитов.

#inside_top

К таким композитным материалам относятся стекловолокно, углепластик, кевлар, а также их со­четания.

❕Композитная конструкция имеет два важных преимущества: чрезвычайно гладкая поверхность и возможность изготовления сложных изогнутых и обтекаемых структур.

Композитный материал – это искусственно созданный, неоднородный материал, состоящий из наполнителя и армирующих элементов (волокон). Наполнитель выступает в качестве своеобразного «клея», скрепляя волокна и (при вулканизации) придавая изделию форму, а волокна принимают на себя основную часть нагрузки.

ℹ️ Вулканизация композитных материалов – процесс, при котором полимерная композиция затвердевает под воздействием температуры и давления. В результате вулканизации волокна связываются вместе, что обеспечивает прочность, жёсткость и размерную стабильность материала.

📖 Существует множество различных типов волокон и наполнителей. При изготовлении летательных аппаратов чаще всего ис­пользуется эпоксидная смола. По сравнению с другими аналогичными материалами (такими как полиэфирная смола), эпоксидная смола значительно прочнее. Кроме того, она лучше выдерживает высокие температуры. Есть много вариантов эпоксидных смол, которые различаются характеристиками, временем и температурой вулканизации, а также стоимостью.

В качестве армирующих волокон при производстве ЛА чаще всего используются стекловолокно и углеродное волокно.

➡️ Стекловолокно обладает хорошей прочностью на разрыв и сжатие, высокой стойкостью к ударным нагрузкам. Это простой в работе, относительно недорогой и широко распространенный материал. Его основным недостатком является достаточно большой вес. Из-за этого из стекловолокна сложно изготовить несущий корпус, который по лёгкости мог бы соперничать с аналогичным алюминиевым.

➡️ Углеродное волокно в целом прочнее на разрыв и сжатие, чем стекловолокно, и гораздо более жёсткое на изгиб. Оно также существенно легче, чем стекловолокно. Однако его стойкость к ударным нагрузкам несколько ниже, волокна достаточно хрупкие и при резком ударе ломаются. Углеродное волокно имеет более высокую стоимость, чем стекловолокно. Хорошо сконструированные структуры из углеродного волокна могут быть значительно легче, чем аналогичные алюминиевые, иногда более, чем на 30%.

✈️ Inside Avia – простыми словами о сложном механизме авиации