Odpowiednie połączenia dla wysokowydajnych kompozytowych konstrukcji samolotowych
Upowszechnienie plastików wzmacnianych włóknami węglowymi w przemyśle lotniczym pozwoliło istotnie zmniejszyć ciężar samolotów, a tym samym również zużycie paliwa i emisje. Pomimo doskonałych właściwości tych materiałów pod względem stosunku sztywności do masy ich pełne wykorzystanie wymaga opracowania skuteczniejszych systemów łączenia, które pozwolą zapewnić odporność struktur na uszkodzenia. Połączenia kluczowych elementów samolotu, na przykład kadłuba i skrzydeł, wymagają bezpiecznego przenoszenia obciążeń między częściami kompozytowymi przy jednoczesnym utrzymaniu korzyści wynikających z niższej masy i kosztów. Stanowi to niezbędny warunek dla zwiększenia konkurencyjności europejskiego przemysłu lotniczego. W ramach finansowanego przez UE projektu CERFAC (Cost effective reinforcement of fastener areas in composites), naukowcy stworzyli zaawansowane metody wzmacniania do wykorzystania w przypadku podstawowych elementów konstrukcyjnych kompozytowych samolotu. Innowacyjne połączenia obejmują kilka metod wzmacniania, mające na celu dalsze ograniczanie liczby potrzebnych mocowań, przy jednoczesnym zwiększeniu obciążalności i tolerancji na uszkodzenia. Stanowi to również istotny krok w kierunku zmniejszenia kosztów wytwarzania. Badania nad najnowszymi materiałami kompozytowymi, opartymi na węglu, były prowadzone w kontekście trzech ich zastosowań. Skupili się na uniwersalnych nakładkach do montażu struktur o cienkich ściankach, zaawansowanych złączach do końcowego montażu skorup lub walców kadłuba, oraz pogrubionych laminatach lub pogrubionych strefach części o cienkich ściankach, dla bardziej efektywnego i bezpieczniejszego przenoszenia skoncentrowanych obciążeń. Nowe typy lżejszych i tańszych połączeń zwiększają współczynnik wytrzymałości względem ceny oraz tolerancję na uszkodzenia mocowań. Uczestnicy projektu CERFAC opracowali zaawansowane rozwiązania wzmacniające do struktur kompozytowych w samolotach, które poprawiają parametry pracy przy jednoczesnym ograniczeniu liczby potrzebnych wzmocnień. Umożliwia to też tworzenie opłacalnych rozwiązań produkcji i montażu za sprawą znacznego zmniejszenia masy, zużycia paliwa i poziomu emisji. Może to istotnie zmniejszyć koszty produkcji, montażu, inspekcji i konserwacji w przemyśle lotniczym.
Słowa kluczowe
Połączenie, kompozyt, konstrukcja samolotu, mocowanie, CERFAC
