Przezbrojenie silników w rury kompozytowe
Skonstruowanie niemetalowych rur i złączek, zastępujących istniejące komponenty, było niezwykle trudnym zadaniem dla partnerów finansowanego ze środków UE projektu COMPIPE (Composite pipes and fittings for aero-engines dressing). Powstałe zespoły rurowe muszą być zdolne do pracy w ciężkich warunkach eksploatacyjnych silnika lotniczego. Dokładniej rzecz ujmując, rury muszą wytrzymywać ciśnienia do 31 barów, temperatury sięgające 165°C i być odporne na korozję powodowaną kontaktem z płynami hydraulicznymi, olejami i paliwem lotniczym. Ponadto trudne warunki pracy silnika lotniczego obejmują narażenie na drgania i generalnie ekstremalne użytkowanie. W zależności od ich lokalizacji, rury muszą być również ognioodporne lub ogniotrwałe. Na początku partnerzy projektu COMPIPE porównali aktualny stan technologii metalowych rur silników lotniczych i rur kompozytowych stosowanych w różnych dziedzinach. Dostępne rozwiązania obejmowały materiały termoutwardzalne i termoplastyczne. Ostatecznie okazało się, że splątane polimery wzmocnione włóknami węglowymi (CFRP) zapewniają najlepsze połączenie wydajności i łatwości formowania. Następnie przeanalizowano szereg projektów i materiałów dla potrzeb połączeń rurowych i końcówek. Po zbadaniu różnorodnych metod naukowcy przystosowali techniki metalowe do kompozytów i opracowali autorski proces, który umożliwia wysoce precyzyjne łączenie końcówek z rurami kompozytowymi. Ostatnim wyzwaniem było potwierdzenie zdolności splątanych polimerów CFRP do przejścia wymaganych testów. Po ponad dwóch i pół roku badań uzyskano materiał kompozytowy, który można formować i formować wtórnie w skomplikowane kształty. Co ważne, końcowe produkty spełniają rygorystyczne wymagania testowe dla zastosowań ognioodpornych i ogniotrwałych. Zespół projektu z powodzeniem wprowadził zbrojenie silnika lotniczego w XXI wiek. Koncepcje konstrukcyjne i komponenty instalacji rurowych pozostawały przez długi czas praktycznie niezmienione. Przykładowo nie ma wielkiej różnicy w materiałach i podzespołach stosowanych w zbrojeniu najnowszego silnika lotniczego Rolls-Royce Trent oraz modelu RB211 z lat 70-tych XX wieku. Projekt COMPIPE potwierdził również, że niewielka redukcja masy pojedynczej złączki może mieć ogromny wpływ na ogólny koszt i wpływ na środowisko produkcji i eksploatacji samolotu. Wstępne szacunki wskazują, że dzięki tym nowym technologiom możliwe są ogromne oszczędności, sięgające 10 kg na silnik.
Słowa kluczowe
Silniki lotnicze, rury kompozytowe, samoloty, COMPIPE, ognioodporny, CFRP
