Kompozyty w 787 Dreamliner Boeinga

Jaka jest średnia gęstość materiałów zastosowanych w nowoczesnym samolocie? Cokolwiek to jest, zmniejszenie średniej gęstości było ogromne od czasu Bracia Wright poleciał pierwszy praktyczny samolot. Dążenie do zmniejszenia masy samolotów jest agresywne i ciągłe oraz przyspieszane przez gwałtownie rosnące ceny paliw. Ten napęd obniża określone koszty paliwa, poprawia równanie zasięgu / ładowności i pomaga środowisku. Kompozyty odgrywają ważną rolę we współczesnych samolotach, a Boeing Dreamliner nie jest wyjątkiem w utrzymywaniu tendencji spadkowej masy.

Douglas DC3 (z 1936 r.) Miał masę startową około 25 200 funtów, a pasażer miał około 25. Przy maksymalnym zasięgu ładowności 350 mil, to około 3 funty na milę pasażerską. Boeing Dreamliner ma masę startową 550 000 funtów i przewozi 290 pasażerów. Dzięki w pełni obciążonemu zasięgowi ponad 8000 mil, to mniej więcej ¼ funta na milę pasażerską - 1100% lepiej!

Silniki odrzutowe, lepsza konstrukcja, technologie zmniejszające wagę, takie jak latanie drutem - wszystko to przyczyniło się do skoku kwantowego - ale

Dreamliner ma płatowiec stanowiący prawie 50% włókno węglowe wzmocnione tworzywo sztuczne i inne kompozyty. Takie podejście zapewnia oszczędność masy średnio o 20 procent w porównaniu z bardziej konwencjonalnymi (i nieaktualnymi) aluminium wzory.

Kompozyty w płatowcu mają również zalety konserwacyjne. Zwykle łączona naprawa może wymagać 24 lub więcej godzin przestoju samolotu, ale firma Boeing opracowała nową linię napraw napraw konserwacyjnych, których zastosowanie zajmuje mniej niż godzinę. Ta szybka technika oferuje możliwość tymczasowych napraw i szybkiego zwrotu, podczas gdy takie niewielkie uszkodzenia mogły uziemić aluminiowy samolot. To intrygująca perspektywa.

Kadłub jest zbudowany z segmentów rurowych, które są następnie łączone ze sobą podczas końcowego montażu. Mówi się, że zastosowanie kompozytów pozwala zaoszczędzić 50 000 nitów na samolot. Każde miejsce do nitowania wymagałoby sprawdzenia konserwacji jako potencjalnej lokalizacji awarii. A to tylko nity!

Dreamliner ma opcje silnika GE (GEnx-1B) i Rolls Royce (Trent 1000) i oba intensywnie wykorzystują kompozyty. Gondole (osłony wlotowe i wentylatorowe) są oczywistym kandydatem na kompozyty. Jednak kompozyty są nawet stosowane w łopatkach wentylatorów silników GE. Technologia ostrzy znacznie się rozwinęła od czasów Rolls-Royce RB211. Wczesna technologia zbankrutowała w 1971 roku, kiedy łopatki wentylatora Hyfil z włókna węglowego zawiodły w testach uderzenia ptaków.

General Electric jest liderem w technologii kompozytowych łopatek wentylatora z tytanową końcówką od 1995 roku. W elektrowni Dreamliner kompozyty stosuje się w pierwszych 5 stopniach 7-stopniowej turbiny niskociśnieniowej.

Co z niektórymi liczbami? Lekka obudowa wentylatora w elektrowni GE zmniejsza masę samolotu o 1200 funtów (ponad ½ tony). Obudowa jest wzmocniona oplotem z włókna węglowego. To tylko oszczędność masy obudowy wentylatora i jest to ważny wskaźnik korzyści wytrzymałości / masy kompozytów. Wynika to z faktu, że obudowa wentylatora musi zawierać wszystkie zanieczyszczenia w przypadku awarii wentylatora. Jeśli nie będzie zawierał gruzu, silnik nie może uzyskać certyfikatu do lotu.

Masa zaoszczędzona w łopatkach turbiny oszczędza również ciężar w wymaganej obudowie i wirnikach. To zwielokrotnia oszczędności i poprawia stosunek mocy do masy.

W sumie każdy Dreamliner zawiera około 70 000 funtów (33 ton) tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym - z czego około 45 000 (20 ton) funtów stanowi włókno węglowe.

Wczesne problemy projektowe i produkcyjne związane z wykorzystaniem kompozytów w samolotach zostały przezwyciężone. Dreamliner jest na szczycie efektywności paliwowej samolotu, zminimalizowanego wpływu na środowisko i bezpieczeństwa. Dzięki zmniejszonej liczbie komponentów, niższemu poziomowi kontroli serwisowej i dłuższemu czasowi antenowemu, koszty wsparcia są znacznie niższe dla operatorów linii lotniczych.

Od łopatek wentylatora po kadłub, skrzydełka i łazienki, wydajność Dreamlinera byłaby niemożliwa bez zaawansowanych kompozytów.