Enciklopedija letalstva

Enciklopedija letalstva (502)

31 Dec 07
Napisal

izdelek_iz_ogljikovih_vlaken_okrepljenih_s_smolo.jpgNekaj lastnosti, ki so v prid enemu ali drugemu materialu, smo že opisali. Na tem mestu bi izpostavili le velikansko razliko v ceni izdelave zapletenih oblik. Kompozitne materiale je namreč mnogo težje oblikovati kot kovinske – velika porabe energije. Prednost kovinskih komponent je tudi v tem, da jih je lahko popraviti v primeru mehanske poškodbe. Elemente iz kompozitnih materialov je težko popravljati. V primeru večjih poškodb je potrebno zamenjati celo komponento to pa za seboj potegne velike stroške. Zadnje raziskave so pokazale, da so stroški popravila pri kompzitnih elementih vsaj dva krat višji kot pti kovinskih elementih. Ob večjih pškodbah pa je potrebno celoten kompozitni element zamenjati pa čeprav še ni dočakal predpisane življenjske dobe. Predstavljajmo si skrajni primer. Zamenjava celotnega trupa letala Premier I, ki je zgrajena iz kompozitov bi v primerjavi z kleparskimi deli, ki bi bila za isto poškodbo potrebna na letalu Cesna katerga trup je zgrajen iz Al-zlitine stala celo premoženje.




Nazaj

31 Dec 07
Napisal
Z razvojom kompozitnih gradiv so se v strojegradnji odprle nove meje. Masa konstrukcij enake nostilnosti se je zmanjšala, hkrati pa je konstrukcija tudi bolj odporna na mehanske in kemične vplive. Kompoziti so gradiva, ki so sestavljena iz vsaj dveh različnih komponent. Osnova kompozitnih gradiv so vlakna (največkrat ogljikova – Carbon fiber composits (CFC)) okrepljena z umetno smolo. Vlakna tvorijo neke vrste mrežo preko katere so obremenitve razporedijo na večjo površino, medtem ko smola predstavlja vezivo. Rezultat je kompozitno gradivo, ki ga v kalupih poljubno oblikujemo. Element zgrajen iz CFC je vsaj 20 % lažji v primerjavi z elementom iz aluminijevih zlitin (za enake obremenitve). Oblikovanje elementov iz kompozitnih gradiv je v primerjavi z oblikovanjem kovinskih elementov precej dražje in zahtevnejše. To težavo so oblikovalci zaobšli z novimi oblikami komponent, ki jih je z kompozitnimi gradivi ceneje doseči in z zmanjševanjem števila komponent potrebnih za določen izdelek. Krilce letala Lockheed L-1011 tristar izdelano iz kompozitnih gradiv je 26 % lažje od originalnega krilca. Krilce originalno sestavljeno iz 398 elementov so preoblikovali tako, da ga danes sestavlja le 205 elementov. Število zakovic je pri tem padlo iz 5253 na 2574.

konstrukcija_trupa_vireads.jpg

Elemente iz kompozitnih gradiv so v pretežni meri vgrajevali v tiste dele letala, ki niso bili nosilni oziroma podvrženi velikim obremenitvam. Z razvojem tehnologij in dejanskim spremljanjem stanja kompozitov te danes vgrajujejo tudi na obremenjena mesta.  

Nazaj

31 Dec 07
Napisal

Pri izbiri gradiv za konstrukcijo letala je zelo pomembna njihova masa, trdnost, elastičnost, odpornost proti koroziji, ... in nenazadnje cena. Običajno je pri srednje velikih potniških letalih 20 % vzletne mase letala plačljive (tovor in potniki). Polovico mase predstavlja prazno letalo ostalo pa gorivo. Izbira gradiva je torej zelo pomembna, saj zmanjšanje mase konstrukcije pomeni povečanje plačljivega tovora ali pa na drugi strani manjše letalo oziroma večji dolet. Finančni rezultat teh dveh vplivov je za prevoznike ugoden. Prav zato izdelovalci letal namenjajo veliko pozornost prav konstrukcijskim gradivom.
del_trupa_letala_b747-400_virboeing.jpg

Dolga leta in tudi danes se kot gradivo najbolj uporabljajo zlitine aluminija ali jekla. Na izbiro gradiva vpliva več faktorjev, a še vedno je najpomembnejši razmerje trdnost/masa. Uvodoma smo že omenili nekaj lastnosti, ki naj bi jih gradiva imela tu pa omenimo še dostopnost in zmožnost preoblikovanja gradiv. Aluminij, jeklo in njune zlitine še vedno predstavljajo največji del konstrukcije letala. V zadnjem desetletju pa uvajajo nova gradiva, ki imajo boljše fizikalne in kemične lastnosti kot zlitine aluminija ali jekla. To so kompozitna gradiva – plastike okrepljene z epoksi smolo.

Kompozitna gradiva
Primerjava med kompoziti in kovinami


Nazaj

31 Dec 07
Napisal

V petdesetih letih so letala gradili za pol ducata let, danes jih gradijo za dvajset in več let. Leta 1990 je bilo 32 % vseh potniških letal starejših od 20 let. Po priporočilih FAA (zvezne letalske administracije), naj bi bila amortizacijska doba letal vsaj dvajset let. Po preteku teh let pa naj bi bili tudi operativni stroški letal previsoki. Prav tako se v dvajsetih letih tehnologija izdelave letal močno spremeni in zastarela oprema in motorji niso več ekonomsko upravičeni za vzdrževanje. Da bi izdelovalci letal zagotovili vsaj dvajset letno uporabnost letal jih projektirajo za precej daljše obdobje. To zagotavlja uporabnikom letal, kjer ni močnih vplivov korozije in utrujanja materiala tudi do 20 let daljšo življenjsko dobo letal z minimalnimi vzdrževalnimi stroški.
smerni_stabilizator_iz_pretezno_kompozitov_virairbus.jpg

Dlje kot je letalo v uporabi večje so možnosti za strukturne poškodbe. Letalski prevozniki seveda težijo k tem, da bi imeli čim manj takih poškodb. To pa je možno doseči z rednimi inšpekcijskimi pregledi strukture letala, motorjev in ostalih komponent. Pregledi se vršijo po predpisanih postopkih, ki slonijo na statističnih podatkih o okvarah, porušitvenih in neporušitvenih metodah.

Starost letala je le en od faktorjev pri načrtovanju vzdrževanja letala. Drugi zelo pomemben faktor je število ciklov (vzlet – let – pristanek), ki jih letalo opravi. Pri 60.000 ciklih je srednje veliko letalo doseglo svoj ekonomski cilj pa čeprav še ni staro 20 let.

Korozija in utrujanje materiala sta najnevarnejša dejavnika pri zagotavljanju trdnosti konstrukcije. Z natančnimi in rednimi pregledi se lahko kaj hitro odkrije vpliv korozije in utrujanja materiala. Težje je odkriti napake v materialu, ki so očem skrite. Vsaka taka napaka lahko slej ko prej privede do katastrofe. Ena takšnih se je zgodila tudi letalu Aloha Airlines, ki je med letom izgubil del zgornjega dela trupa.


Nazaj

31 Dec 07
Napisal

Cilj konstruktorja letal je zgraditi konstrukcijo, ki bo uporabniku letala omogočala njegovo najučinkovitejšo uporabo preko celotne življenjske dobe. Pri tem mora upoštevati številne dejavnike, ki vplivajo na konstrukcijo letala (masa, korozija in utrujanje materiala, cena materiala, ...). Za uporabnika je najbolj pomemben dejavnik vsekakor masa letala v primerjavi z koristnim tovorom, ki ga letalo lahko prepelje. Masa konstrukcije potniških letal naj bi se gibala v območju med 25 in 30 % celotne mase letala. Delež koristnega (plačljivega) tovora naj bi se gibal okrog 20 % odvisno od tipa letala. čŒe bi na primer maso konstrukcije letala A310 zmanjšali za 400 kg bi lahko namesto te mase prepeljali štiri potnike več oziroma bi v enem letu porabili za 25.000 $ manj goriva. Neposredni stroški vzdrževanja letala bi bili tako mnogo manjši.

proizvodnja_linija_b737_next_generation_virboeing.jpg
























Nazaj