ما هو متوسط كثافة المواد المستخدمة في طائرة حديثة؟ أيا كان ، فإن الانخفاض في متوسط الكثافة كان كبيرا منذ الاخوان رايت طارت أول طائرة عملية. إن الدافع إلى إنقاص الوزن في الطائرات يتسم بالعدوانية والاستمرار ويتسارع من خلال الارتفاع السريع في أسعار الوقود. هذا المحرك يقلل من تكاليف الوقود المحددة ، ويحسن معادلة المدى / الحمولة ويساعد البيئة. تلعب المركبات دورًا رئيسيًا في الطائرات الحديثة ولا تعد Boeing Dreamliner استثناءً في الحفاظ على انخفاض الوزن.
المركبات وتخفيف الوزن
كان وزن دوغلاس دي سي 3 (الذي يعود إلى عام 1936) يبلغ وزن الإقلاع حوالي 25200 جنيه مع مكمل للركاب يبلغ حوالي 25. مع نطاق حمل أقصى يبلغ 350 ميلاً ، أي حوالي 3 أرطال لكل ميل راكب. يبلغ وزن إقلاع طائرة بوينج دريملاينر 550 ألف جنيه تحمل 290 راكبًا. مع مدى تحميل كامل يزيد عن 8000 ميل ، فإن هذا يساوي تقريبًا رطل لكل ميل راكب - أفضل بنسبة 1100٪!
المحركات النفاثة ، التصميم الأفضل ، تقنية توفير الوزن مثل الطيران بالسلك - كلها ساهمت في القفزة الكمية - ولكن المركبات كان لها دور كبير تلعبه. يتم استخدامها في هيكل الطائرة دريملاينر والمحركات والعديد من المكونات الأخرى.
استخدام المركبات في هيكل الطائرة دريملاينر
يمتلك Dreamliner هيكلًا جويًا بنسبة 50٪ تقريبًا ألياف كربونيه البلاستيك المقوى والمركبات الأخرى. يوفر هذا النهج وفورات في الوزن بنسبة 20 في المائة في المتوسط مقارنةً بالتقليدية (القديمة) الألومنيوم تصميمات.
تتميز المركبات الموجودة في هيكل الطائرة بمزايا الصيانة أيضًا. قد يتطلب الإصلاح المرتبط بشكل نموذجي 24 ساعة أو أكثر من وقت توقف الطائرة ولكن بوينج طورت خطًا جديدًا من قدرة إصلاح الصيانة التي تتطلب أقل من ساعة للتطبيق. توفر هذه التقنية السريعة إمكانية إجراء إصلاحات مؤقتة وتحول سريع بينما قد تسبب مثل هذه الأضرار الطفيفة في تأريض طائرة من الألومنيوم. هذا منظور مثير للاهتمام.
يتم بناء جسم الطائرة في قطاعات أنبوبيه والتي يتم ضمها بعد ذلك أثناء التجميع النهائي. ويقال أن استخدام المركبات لتوفير 50،000 برشام لكل طائرة. سيتطلب كل موقع برشام فحص الصيانة كموقع فشل محتمل. وهذا مجرد برشام!
المركبات في المحركات
تحتوي Dreamliner على خيارات المحرك GE (GEnx-1B) و Rolls Royce (Trent 1000) ، ويستخدم كلاهما المركبات على نطاق واسع. تعتبر nacelles (مراوح المدخل والمروحة) مرشحًا واضحًا للمركبات. ومع ذلك ، يتم استخدام المركبات حتى في شفرات مروحة محركات GE. تقدمت تقنية الشفرة بشكل كبير منذ أيام Rolls-Royce RB211. أفلست التكنولوجيا المبكرة الشركة في عام 1971 عندما فشلت شفرات مروحة ألياف الكربون Hyfil في اختبارات إضراب الطيور.
تقود شركة جنرال إلكتريك الطريق مع تقنية شفرة المروحة المركبة ذات رأس التيتانيوم منذ عام 1995. في محطة توليد الطاقة من Dreamliner ، يتم استخدام المركبات في المراحل الخمس الأولى من التوربين منخفض الضغط ذي 7 مراحل.
المزيد عن وزن أقل
ماذا عن بعض الأرقام؟ تعمل علبة الاحتواء الخفيفة الوزن لمحطة توليد الطاقة من GE على تقليل وزن الطائرة بمقدار 1200 رطل (أكثر من ½ طن). يتم تعزيز القضية مع جديلة من ألياف الكربون. هذا هو مجرد توفير وزن حالة المروحة ، وهو مؤشر مهم لفوائد القوة / الوزن للمركبات. هذا لأنه يجب أن تحتوي علبة المروحة على جميع الحطام في حالة تعطل المروحة. إذا لم يكن يحتوي على الحطام ، فلا يمكن اعتماد المحرك للطيران.
كما يوفر الوزن المحفوظ في شفرات التوربينات النصلية الوزن في علبة الاحتواء والدوارات المطلوبة. هذا يضاعف توفيره ويحسن من نسبة القوة / الوزن.
في المجموع ، تحتوي كل Dreamliner على حوالي 70.000 رطل (33 طنًا) من البلاستيك المقوى بألياف الكربون - منها حوالي 45000 رطل (20 طنًا) من ألياف الكربون.
استنتاج
تم التغلب على مشاكل التصميم والإنتاج المبكرة لاستخدام المركبات في الطائرات. دريملاينر في ذروة كفاءة وقود الطائرات ، ويقلل من التأثير البيئي والسلامة. مع انخفاض عدد المكونات ، وانخفاض مستويات فحص الصيانة وزيادة وقت البث ، يتم تقليل تكاليف الدعم بشكل كبير لمشغلي شركات الطيران.
من شفرات المروحة إلى جسم الطائرة ، والأجنحة إلى الحمامات ، ستكون كفاءة Dreamliner مستحيلة بدون مركبات متقدمة.