Kompozyty o lepszych właściwościach
Kompozyty składające się z co najmniej dwóch materiałów indywidualnych na dobre zadomowiły się w konstrukcjach samolotów, zapewniając połączenie ważnych właściwości, takich jak duża wytrzymałość i niska masa. Struktury hybrydowe łączące konwencjonalne laminaty z plastiku wzmacnianego włóknami węglowymi (CFRP) z komponentami z gumy lub nanocząsteczek mogą poprawić tłumienie wibroakustyczne. Jednak zwykle odbywa to się kosztem wydajności mechanicznej. Celem finansowanego przez UE projektu "Hybrid laminates. Industrialization for aircraft nose fuselage" (HYBRIA) jest pokonanie tego problemu poprzez zastosowanie takich materiałów i procesów produkcyjnych, które pozwolą samolotom przyszłości spełniać wymogi zarówno linii lotniczych, jak i klientów. Jednym z głównym celów europejskiej inicjatywy Czyste niebo ułatwiającej współpracę podmiotów publicznych i prywatnych jest ograniczenie masy samolotów w celu zmniejszenia ich zużycia paliwa i emisji. Najpowszechniej stosowanym środkiem ograniczania rozchodzenia się hałasu i wibracji w samolocie jest dodawanie do jego konstrukcji osobnych elementów, które zwiększają masę, wykorzystanie materiałów i koszty pracy. Zintegrowanie właściwości tłumienia wibroakustycznego w komponentach strukturalnych pozwoliłoby uniknąć stosowania nadmiaru materiałów i osiągnąć cel, do którego dąży omawiana inicjatywa. Naukowcy stworzyli trzy zakrzywione, usztywnione panele wykonane z hybrydowych powłok i jednocześnie utwardzanych podłużnic (elementów usztywniających, do których przyczepione są powłoki) o różnym kształcie. Kształty wyprodukowanych elementów odpowiadały kształtom kadłuba kokpitu ekologicznego samolotu regionalnego (Green Regional Aircraft, GRA) z inicjatywy Czyste niebo. Zespół przebadał kilka różnych metodologii produkcyjnych w trakcie produkcji elementów pokazowych, aby wybrać najlepsze koncepcje do wdrożenia w ewentualnej produkcji całego kadłuba kokpitu samolotu GRA. Jakość wyprodukowanych próbek została poddana ocenie przeprowadzonej z użyciem testów nieniszczących i analiz wymiarowych. Projekt HYBRIA dowiódł możliwości skutecznego łączenia materiałów tłumiących w strukturze CFRP w ramach przemysłowego procesu produkcyjnego i bez istotnego wpływu na właściwości mechaniczne struktury. Ponadto naukowcy wypracowali innowacje w zakresie projektowania i produkcji narzędzi, upraszczając obróbkę narzędziową i proces montażu oraz ograniczając zużycie materiałów. Jednostopniowy proces produkcyjny pozwala jednocześnie utwardzać powłoki i podłużnice, zapewniając znaczne zmniejszenie zużycia energii i materiałów. Razem ta technologia i konfiguracja produkcji pozwolą prowadzić zrównoważoną i efektywną kosztowo produkcję oraz zmniejszą masę konstrukcji, zużycie paliwa i poziom emisji w transporcie lotniczym. Te dalekosiężne korzyści zwiększą konkurencyjność przemysłu, zminimalizują globalne zmiany klimatu i poprawią komfort podróży dla pasażerów.
Słowa kluczowe
Kompozyty, wibroakustyka, materiały tłumiące, kadłub, samolot
