Mikä on modernissa matkustajakoneessa käytettyjen materiaalien keskimääräinen tiheys? Mikä tahansa se on, keskimääräisen tiheyden vähentyminen on ollut valtavaa vuodesta 2003 Wrightin veljekset lensi ensimmäisen käytännöllisen lentokoneen. Pyrkimys vähentää lentokoneiden painoa on aggressiivista ja jatkuvaa, ja sitä kiihdyttää nopeasti nousevat polttoaineen hinnat. Tämä taajuusmuuttaja alentaa polttoainekustannuksia, parantaa etäisyys / hyötykuorma-yhtälöä ja auttaa ympäristöä. Komposiitit ovat tärkeä osa nykyaikaisia lentokoneita, ja Boeing Dreamliner ei ole poikkeus laskusuuntauksen ylläpitämisessä.
Yhdistelmät ja painonpudotus
Douglas DC3: n (vuodelta 1936) lähtöpaino oli noin 25 200 puntaa matkustajakompleksin ollessa noin 25. Suurin hyötykuorma-alue on 350 mailia, mikä on noin 3 puntaa matkustajamittaa kohden. Boeing Dreamlinerin lähtöpaino on 550 000 puntaa ja kuljettaa 290 matkustajaa. Täysin kuormatulla yli 8000 mailin etäisyydellä se on noin ¼ puntaa matkustajamittaa kohden - 1100% parempi!
Suihkumoottorit, parempi muotoilu, painon säästöteknologia, kuten langalla - kaikki ovat vaikuttaneet kvanttihyppyyn - mutta komposiitit on ollut valtava osa pelata. Niitä käytetään Dreamliner-rungossa, moottoreissa ja monissa muissa komponenteissa.
Komposiittien käyttö Dreamliner-lentokoneen rungossa
Dreamlinerilla on runko, joka koostuu lähes 50% hiilikuitu lujitettu muovi ja muut komposiitit. Tämä lähestymistapa tarjoaa painosäästöjä keskimäärin 20 prosenttia verrattuna perinteisempiin (ja vanhentuneisiin) alumiini suunnittelee.
Lentokoneen rungossa olevilla komposiitteilla on myös ylläpidon etuja. Tyypillisesti sidottu korjaus voi vaatia vähintään 24 tuntia lentokoneen seisokkeja, mutta Boeing on kehittänyt uuden huollon korjauskyvyn, joka vaatii alle tunnin asentamiseen. Tämä nopea tekniikka tarjoaa mahdollisuuden väliaikaisiin korjauksiin ja nopeaan käännökseen, kun taas sellaiset pienet vauriot ovat saattaneet maadoittaa alumiinilentokoneen. Se on kiehtova näkökulma.
Runko on rakennettu putkimaisiksi segmenteiksi, jotka sitten yhdistetään lopullisen kokoonpanon aikana. Komposiittien käytön sanotaan säästävän 50 000 niittiä per taso. Jokainen niittipaikka olisi vaatinut huoltotarkastuksia mahdollisena vikapaikkana. Ja se on vain niittejä!
Komposiitit moottoreissa
Dreamlinerillä on GE (GEnx-1B) ja Rolls Royce (Trent 1000) moottorivaihtoehdot, ja molemmat käyttävät komposiitteja laajasti. Kansanauha (sisääntulo- ja tuulettimen suojus) ovat selvä ehdokas komposiitteihin. Yhdistelmiä käytetään kuitenkin jopa GE-moottoreiden tuulettimen lavoissa. Teräteknologia on edistynyt valtavasti Rolls-Royce RB211: n ajoista lähtien. Varhainen tekniikka konkurssi yrityksen vuonna 1971, kun sen Hyfil-hiilikuitupuhaltimien lavat epäonnistuivat lintuiskuissa.
General Electric on johtanut tietä titaanikärkisen komposiittiventtiilitekniikan avulla vuodesta 1995. Dreamliner-voimalaitoksessa komposiitteja käytetään 7-vaiheisen matalapaineisen turbiinin ensimmäisessä 5 vaiheessa.
Lisätietoja vähemmän painosta
Entä jotkut numerot? GE-voimalaitoksen kevyt tuulettimen suojakotelo vähentää lentokoneiden painoa 1200 puntaa (yli ½ tonnia). Kotelo on vahvistettu hiilikuitu punoksella. Se on vain tuulettimen kotelon painonsäästö ja se on tärkeä indikaattori komposiittien lujuus- / paino-eduista. Tämä johtuu siitä, että puhallinkotelossa on oltava kaikki roskat tuulettimen vian sattuessa. Jos siinä ei ole roskia, moottoria ei voida sertifioida lentoa varten.
Teräturbiinilavoihin tallennettu paino säästää myös painoa tarvittavassa suojakotelossa ja roottorissa. Tämä moninkertaistaa säästönsä ja parantaa tehon / painosuhteen.
Jokainen Dreamliner sisältää noin 70 000 puntaa (33 tonnia) hiilikuitulujitettua muovia - josta noin 45 000 (20 tonnia) kiloa on hiilikuitu.
johtopäätös
Komposiittien käytön varhaiset suunnittelu- ja tuotanto-ongelmat lentokoneissa on nyt ratkaistu. Dreamliner on lentokoneen polttoainetehokkuuden huipulla, minimoitu ympäristövaikutus ja turvallisuus. Vähentyneiden komponenttimäärien, alhaisemman huoltotarkastuksen tason ja suuremman käyttöajan ansiosta tukikulut vähenevät huomattavasti lentoyhtiöille.
Tuulettimen lavoista runkoon, siipiin pesuhuoneisiin, Dreamlinerin tehokkuus olisi mahdoton ilman edistyneitä komposiitteja.