Kompozitni materijali u zrakoplovnoj industrijiUNIVERZITET U
ZENICI MAINSKI FAKULTET
Katedra za MATERIJALEPredmet: NEMETALNI MATERIJALIAkademska
godina: 2014/2015.
Kompozitni materijali u zrakoplovnoj industriji
-Seminarski rad -
Student:Predmetni nastavnik: Mehanovi Ferhat v.prof.dr.sc Naija
Harai
Zenica,2015.SADRAJ1. UVOD32. SASTAV I GRAA KOMPOZITNIH
MATERIJALA42.1. Glavni sastojci materijala4 2.2 Graa
kompozita53.PRIMJENA KOMPOZITNIH MATERIJALA U
ZRAKOPLOVSTVU.............................6 3.1 Najvaznije vrste
kompozitnih materijala koje se primjenjuju u
zrakoplovstvu.................9 3.1.1 Vlaknima ojacani
kompoziti..........................................................................................10
3.1.2
Vlakna............................................................................................................................12
3.1.3 Sendvi
konstrukcije......................................................................................................13
3.1.4 Kompoziti s matricom od alumijevih
legura.................................................................13
3.1.5 Hibridni
kompoziti..........................................................................................................15
3.2 Primjeri upotrebe kompozitnih materijala u
zrakoplovstvu...............................................16
3.2.1 Boeing
777-200...............................................................................................................16
3.2.2 Airbus
A380....................................................................................................................174.ZAKLJUAK.........................................................................................................................205.LITERATURA........................................................................................................................21
1. UVODKompozitni materijali sastoje se od dva ili vie razliitih
materijala, koji su vrsto meusobno povezani. Ovakvi materijali
poprimaju svojstva materijala drugaija od njihovih pojedinih
komponenti. Oni omoguavaju fleksibilnost u dizajnu, laku izradu
delova sloene geometrije, laki su, otporni na udar, otporni na
zamor usled korienja i imaju dobru hemijsku otpornost. Zbog ovih
osobina etiri glavna sektora u kojima se sledeih godina oekuje rast
upotrebe polimernih kompozita su graevinska, automobilska,
avio-industrija i industrija korienja energije vetra. Polimerni
kompoziti sve vie postaju materijal za zamenu tradicionalnih
materijala u automobilskoj industriji. I pored toga potranja za
kompozitnim materijalima u 2008 i 2009 godini je opala. Ovaj pad
pripisuje se ekonomskoj krizi a sa njenim slabljenjem i naroito sa
oporavkom auto i avio industrije oekuje se ponovni rast potranje za
ovim materijalima.U narednim godinama kompozit koji kao osnovu ima
polipropilen bie glavni materijal sa najveim rastom upotrebe u
evropskoj auto i avio industriji. Kritini faktor uspeha proizvoaa
ovih materijala e biti ne samo razvoj novih proizvoda ve i razvoj
specifinih proizvoda kojima e svojim klijentima pomoi u ostvarenju
dugoronih ciljeva kao to su poboljanje performansi uz smanjenje
trokova.Kako globalna ekonomija nastavlja da izlazi iz krize oekuje
se sve bri razvoj i primena ovih materijala jer se njihovom
upotrebom dobijaju proizvodi koji su laki, jai, kvalitetniji i
istiji.
Slika 1.
2. SASTAV I GRAA KOMPOZITNIH MATERIJALA Kompozitni materijali
mogu da budu: izotropni (ista svojstva u svim pravcima),
anizotropni (razliita svijstva u razliitim pravcima).
U principu se kompoziti mogu napraviti kao kombinacija bilo koja
dva ili vie materijala bilo da su to metalni, organski ili
neorganski materijali. Iako su mogue kombinacije materijala
praktino ne ograniene, sami oblici od kojih se materijal sastoji su
limitirajui.
2.1.Glavni sastojci materijala su:
Vlakna
estice
Ploe ili slojevi
Ljuskice
Popunjivai i matrice
Slika 2.1. Vodootporna perploa obloena film folijom
2.2.Graa kompozita :
U grai se kompozita razlikuju:
Matrica-osnovni materijal odreenih svojstava
Dodatak materijal ijim se dodavanjem postiu potrebne kombinacije
svojstava kompozita
Slika 2.2. Shema grae kompozita
Slika 2.3. Sistemateziranje kompozita prema dodatku
3.PRIMJENA KOMPOZITNIH MATERIJALA U ZRAKOPLOVSTVU
Zrakoplov je primjer proizvoda gdje se danas vie nego ikada
masovno koriste novi materijali.Razlozi za to su sljedei:-
poboljanje uporabnih karakteristika zrakoplova u pogledu veliine,
mase brzine,nosivosti,sigurnosti i trajnosti; -promjena uvjeta rada
i zahtjeva koji se postavljaju na strojni dio ili element
konstrukcije;- kvarovi tijekom uporabe uzrokovani materijalom
-deformacije, lomovi, prekomjerno troenje ili korozija;- primjena
novih zakona, propisa i normi;- smanjenje trokova i postizanje
bolje konkurentnost
Neke procjene govore da udjel materijala u cijeni zrakoplova
iznosi otprilike 60 %. Iz tograzloga javlja se potreba i
opravdanost za razmatranjem poboljanja performansi zrakoplova,
uzistovremeno to niu cijenu, na nain da se smanjuju ukupni trokovi
materijala. Sve stroezahtjeve koji se postavljaju na zrakoplovne
dijelove klasini materijali ne ispunjavaju upotpunosti. Stoga se
javlja potreba za novim i poboljanim materijalima (ciljano
razvijene legurealuminija, magnezija ili titana, elici poviene i
visoke vrstoe, kompoziti i dr.) koji uspjenoudovoljavaju
kompleksnim eksploatacijskim zahtjevima. Svaka od skupina prua
dovoljnoprednosti u primjeni kao to su npr. mala masa, dobra
postojanost pri niskim i visokim temperaturama, postojanost prema
koroziji, visoka vrstoa, dinamika otpornost i slino.Razvoj modernih
zrakoplova velikim djelomuvjetovan je primjenom upravo kompozitnih
materijala iji udjel neprekidno raste kako je toprikazano tablicom
3.1 na primjeru tri serije Boeingovih zrakoplova.
Tablica 3.1 Primjena kompozitnih materijala kod Boeinga
Njihova primjena u zrakoplovstvu prvenstveno je uvjetovana
niskom gustoom, visokomvrstoom i krutou s obzirom na gustou kao i
odlinim fizikalnim svojstvima. Uporabomkompozitnih materijala u
izradi zrakoplovnih konstrukcija znaajno se moe sniziti
masazrakoplova i time ostvariti manja potronja goriva ili je mogue
poveati korisnu nosivost naraun nie mase to opet povoljno utjee na
trokovnu isplativost. Sljedea je prednostkompozita mogunost njihova
oblikovanja u izratke sloenog oblika ime se smanjuje ne samobroj
pozicija nekog sklopa, ve i potreba za privrivanjem i spajanjem.
Prednosti su dvostruke:uz manji broj pozicija skrauje se vrijeme
potrebno za montau, ali se smanjuje i brojpotencijalno opasnih
mjesta iniciranja pukotine budui da elementi kao to su vijci i
razliitiprovrti djeluju kao koncentratori naprezanja. U odnosu na
konvencionalne konstrukcijskematerijale kompoziti su manje
osjetljivi na pojavu razliitih oblika oteenja to doprinosinjihovoj
trajnosti. I napokon treba istaknuti da su to materijali koji se
mogu konstruirati u ciljupostizanja upravo onakvih svojstava kakva
se trae kod odreene primjene, a koja nisu ostvarivakod materijala
komponenata. Zbog svega toga kompoziti predstavljaju uspjenu
alternativukonvencionalnim metalnim materijalima u izradi
konstrukcijskih elemenata kao to su oplatakrila i trupa te brojni
drugi elementi zrakoplova.
U razdoblju Drugog svjetskog rata potvrena je znaajna uloga
zrakoplova kao vojnog oruja i utoku tih pet godina razvoj je bio
neusporedivo bri nego u doba mira. U zrakoplove se ugraujurazliiti
materijali, od kojih neke susreemo i danas, poboljanih
karakteristika. Tipinipredstavnik zrakoplova tog vremena je
engleski lovac Hawker Hurricane.
Slika 3.1 Hawker Hurricane Mark I
Poslije Drugog svjetskog rata otpoinje razvoj civilnog
zrakoplovstva. Neki od putnikih zrakoplova tog vremena jo i danas,
nakon dugog niza godina, uspjeno lete.
Jedan on najpoznatijih putnikih aviona na mlazni pogon Boeing
707, razvijen 50-tih godina20. stoljea, jo i danas nalazi se u
uporabi zahvaljujui pouzdanosti i trajnosti ugraenihmaterijala.
Ovaj zrakoplov, kao i kasnije razvijen Boeing 727 i irokotrupni
Boeing 747, tedonedavno najmoderniji Boeing serije 777 bazirani su
prvenstveno na uporabi lakih aluminijskihlegura visoke vrstoe i
niske gustoe. Kako su aluminijske legure vremenom bivale sve bolje
ikvalitetnije zrakoplovi su postajali vei i laki i mogli primati
sve vie putnika to je pogodovalo trokovnoj isplativosti.
Zahvaljujui kontinuiranom razvoju aluminijskih materijala i
primjenisuvremenih materijala poput kompozita na primjeru
zrakoplova Boeing 777, a kasnije jo vie usluaju Boeinga 787
ostvarene su visoke uporabne karakteristike u pogledu brzine,
nosivosti,veliine, teine, sigurnosti i trajnosti.
Slika 3.2 Hronologija razvoja slijeda zrakoplova Boeing
Danas zrakoplovna industrija tei ne samo poboljavanju postojeih
materijala ve i razvojunovih s optimalnim svojstvima za odreenu
primjenu. Jedan od takvih suvremenih materijalasvakako su i
kompoziti. Zahvaljujui ciljanom projektiranju kompozita koji svojim
svojstvimauspjeno udovoljavaju sloenim eksploatacijskim zahtjevima
primjena ovih materijala u stalnomje uzletu.
3.1 Najvaznije vrste kompozitnih materijala koje se primjenjuju
u zrakoplovstvu
Prvi predstavnici kompozitnih materijala bili su polimeri ojaani
staklenim vlaknimakoji su se prvotno koristili za manje optereene
elemente zrakoplova, ali zahvaljujuikontinuiranom napretku poinju
se rabiti i za sloenije konstrukcijske elemente poput oplatekrila i
trupa zrakoplova.Danas su se razvile mnoge vrste kompozita koji se
koriste u zrakoplovnoj industriji i najvaznije vrste koje cemo
ovdje izdvojiti su:-Vlaknima ojaani kompoziti : -Duromeri
-Plastomeri - Vlakna: -Staklena vlakna -Aramidna vlakna -Ugljina
vlakna -Metalna vlakna-Kompoziti s esticama: -Metalni matrini
kompoziti s esticama -Polimerni kompoziti s esticama-Sendvi
konstrukcije-Slojeviti kompozitni materijali-Kompoziti s metalnom
matricom: -Kompoziti s matricom od aluminijevih legura -Kompoziti s
magnezijevom matricom -Kompoziti s titanovom matricom -Kompoziti s
matricom superlegura-Kompoziti s keramikom matricom -Kompoziti sa
SiC matricom -Kompoziti s Al2O3 matricom-Hibridni kompoziti3.1.1
Vlaknima ojaani kompoziti
Kod vlaknima ojaanih kompozita dolazi do izraaja poboljanje
vrstoe, ilavosti, krutosti, tepoveanja omjera vrstoa/gustoa uslijed
ugradnje vrstih, krutih i krhkih vlakana u mekaniju,duktilniju
matricu. Efikasnost ojaanja najvea je kod ovakvog tipa
kompozita.Materijal matrice prenosi optereenje na vlakna te
osigurava duktilnost i ilavost, budui davlakna nose vei dio
optereenja. Vlaknima ojaani polimerni kompoziti mogu biti izotropni
(mehanika svojstva jednaka u svimsmjerovima), ortotropni (mehanika
svojstva razliita u razliitim ortogonalnim smjerovima)
ilianizotropni (mehanika svojstva variraju ovisno o smjeru). Slika
3.1.1 Svojstva materijala i matrice i vlakna pojedinano te
kompozita u cjelini
Kompoziti s vlaknima sadre vlaknasta ojaala koja mogu biti u
obliku viskera, vlakana i ica(tipini materijali: elik, molibden,
volfram). Viskeri su kratka, tanka vlakna (niti)
keramikihmonokristala visoke istoe, izrazito visoke vrstoe, s
velikom omjerom duljina/promjer,tonije promjera do 10 m i duljine
do 0,1 m. Posljedica malih dimenzija je veliki udiopravilnosti
kristalne grae, pa gotovo nema mogunosti teenja to vodi do izuzetno
visokevrstoe; oni su najvri poznati materijali. Njihova vrstoa
teoretski moe iznositi i do 1/10modula elastinosti. Usprkos svoje
visoke vrstoe, viskeri se ne primjenjuju u veoj mjeri kaosredstvo
za ojaanje budui da su izuzetno skupi. tovie, teko je, te esto
nemogue, viskereugraditi u matricu. Viskeri mogu biti od grafita
(ugljika), silicij-karbida, silicij-nitrida i aluminijoksida.Vlakna
su ili polikristalna ili amorfna te imaju mali promjer; vlaknasti
materijali moguopenito biti polimerni ili keramiki (npr. polimer
aramid, staklo, ugljik, bor, aluminij-oksid isilicij-karbid). Fine
ice relativno su velikog promjera; tipini materijali su elik,
molibden ivolfram. ice se primjenjuju pri radijalnom elinom
ojaavanju automobilskih guma, prinamotavanju ahura/kouljica (e.
filament-wound rocket casings), te kod icama omotanih visokotlanih
tuljaka (e. wire-wound high-pressure hoses).
Slika 3.1.2 Vlaknima ojaani kompoziti
3.1.2 VlaknaVlakna kao sastavna komponenta polimernih kompozita
imaju funkciju povisiti vrstou ikrutost materijala matrice u svrhu
zadovoljenja odreenih konstrukcijskih zahtjeva. U principu,vlakna
kao nositelj optereenja trebaju biti to vra i krua te istovremeno i
male mase. Stogase za vlakna preferiraju materijali visoke
specifine vrstoe i visoke specifine krutosti(specifini modul
elastinosti). Vlakna se mogu rasporediti na razliite naine kako je
prikazanoslikom 3.1.3.
Slika 3.1.3 Razliiti naini rasporeda vlaknastih ojaala: a)
kontinuirana jednosmjerna vlakna, b)sluajno usmjerena
diskontinuirana vlakna, c) ortogonalno rasporeena vlakna, d)
viesmjerno usmjerena vlakna
Osnovni zadaci vlakana su: -prihvat optereenja -(kod
konstrukcijskih kompozita vlakna nose od 70 % do 90 %
optereenja)-osiguranje vrstoe, krutosti, toplinske
stabilnosti;-osiguranje elektrine vodljivosti ili izolacije, ovisno
o namjeni kompozita
Slika 3.1.4 Prikaz rastezne vrstoe i modula elastinosti raznih
vlakana3.1.3 Sendvi konstrukcije
Sendvi konstrukcije sastoje se od dva vrsta i kruta tanka
vanjska sloja izmeu kojih se nalazimaterijal male mase (za
popunjavanje) koji ini jezgru (trodimenzionalni dodatak - vlakna
sujednodimenzionalna, slojevi dvodimenzionalni), koja je prije
svega namijenjena da povisivrstou i krutost pri savojnom i sminom
poprenom, te lokalnom tlanom optereenju. Nitimaterijal za
popunjavanje, niti vanjski slojevi ne trebaju biti vrsti niti
kruti, a sendvi posjedujeoba ta svojstva.
Slika 3.1.5 Nain proizvodnje saastih aluminijskih jezgri
postupkom profiliranja3.1.4 Kompoziti s matricom od alumijevih
legura
Moe se rei kako najvei udio na tritu MMC materijala zauzimaju
kompoziti s aluminijskommatricom. Poznati su po kratici AMC (e.
Aluminium Matrix Composites). Aluminij jenajatraktivniji neeljezni
metal matrice, posebno za uporabu u zrakoplovnoj industriji, gdje
jeteina strukturnih komponenata bitan imbenik. Znaajna su toplinska
svojstva aluminijskihkompozita, s vodljivou poput metala i s
koeficijentom toplinskog rastezanja koji se moesniziti gotovo do
nule. Talite aluminija je dovoljno visoko da zadovolji mnoge
zahtjeve uprimjeni, a dovoljno nisko da proizvodnju kompozita uini
prihvatljivom. Razvijeno je vie vrstaMMC-a na osnovi aluminija za
primjenu u zrakoplovstvu. Glavni razlog dodavanja ojaalaaluminiju i
aluminijskim legurama je radi povienja vrstoe, krutosti ili
otpornosti na umor, aliobino se to postie na raun snienja drugih
svojstava kao to je istezljivost. Udio ojaanja umatrici ove vrste
kompozita moe iznositi i do 70 %. Aluminijska matrica moe biti
ojaanaesticama PAMC (e. Particle-reinforced AMC), viskerima ili
kratkim vlaknima SFAMC(e. Whisker-or short fibre-reinforced AMC),
kontinuiranim vlaknima CFAMC (e. Continuousfibre-reinforced AMC)
ili pak neto debljim nitima MFAMC (e. Mono
filament-reinforcedAMC).
Slika 3.1.5 Aluminij ojaan esticama titan borida (TiB2)Kao
primjer CFAMC materijala treba spomenuti bor/aluminij kompozit s
neprekinutimvlaknima. Ova vrsta kompozita sjedinjuje izvanrednu
vrstou, krutost i nisku gustou bornihvlakana s proizvodnom i
inenjerskom pouzdanou aluminijevih legura. Ukupni porastspecifine
krutosti (omjer modula elastinosti i gustoe) bornih vlakana je
gotovo est puta veiu odnosu prema bilo kojem standardnom
inenjerskom materijalu, ukljuujui elik, aluminij,molibden i
magnezij.Ugljik/aluminij: razvoj ovih kompozita bio je potaknut
ezdesetih godina prolog stoljea izkomercijalnih pobuda zbog vrstih
i krutih ugljinih vlakana. Ugljina vlakna posjeduju nizsvojstava
ukljuujui modul elastinosti do 966 GPa i negativni koeficijent
toplinskog rastezanjaod 1,62410_)/. Meutim, ugljik i aluminij su
nepodobni metali za proizvodnju kompozita.tetne reakcije izmeu
ugljika i aluminija, loe kvaenje ugljika rastaljenim aluminijem
ioksidacija ugljika, su znaajne tehnike zapreke za proizvodnju ovih
kompozita.
3.1.5 Hibridni kompoziti
Hibridni kompoziti se dobivaju uporabom vie vrsta vlakana, kao
ojaala u jedinstvenoj matrici.Velika prednost ovakvih kompozita je
znatno bolja kombinacija svojstava, nego to je to kodkompozita
ojaanih samo jednom vrstom vlakana. Postoje razne kombinacije
vlakana i matrica,ali ipak najee su ugljina i staklena vlakna u
polimernoj matrici, slika 3.1.6. Ugljina vlaknaimaju relativno
visoku vrstou i krutost te nisku gustou, ali i visoku cijenu koja
estoograniava njihovu primjenu. Nasuprot njima staklena vlakna
imaju loija mehanika svojstva,ali im je cijena znatno
povoljnija.
Slika 3.1.6 Vrste vlakana i naini slaganja tih vlakana u matrici
hibridnih kompozitaZnaajna primjena hibridnih kompozita susree se
kod zrakoplova Boeing gdje se koriste zaizradu konstrukcijskih
elemenata oplate. U tablici 3.1.2 navedeni su neki primjeri
hibridnihkompozita i njihova svojstva
Tablica 3.1.2 Svojstva hibridnih kompozita
3.2 Primjeri upotrebe kompozitnih materijala u zrakoplovstvu
3.2.1 Boeing 777-200Ukupna masa kompozitnih materijala ugraenih
u ovaj zrakoplov iznosi 7540 kg od ega 71 %ine polimerni kompoziti
ugljinog ojaanja, a preostali dio kompoziti staklenog ojaanja.
[1]Svaki kompozitni materijal u osnovi sadri ojaalo i matricu, i
oni predstavljaju konstituente(sastavne dijelove) svakog takvog
materijala. Stoga je ukupno ponaanje kompozita odreenosljedeim: [1,
2]_ svojstvima materijala matrice i ojaala;_ veliinom i rasporedom
(raspodjelom) konstituenata;_ volumnim udjelom konstituenata;_
oblikom konstituenata;_ prirodom i jakou veza meu
konstituentima.Osnovna zadaa matrice je povezivanje ojaala,
prijenos optereenja na ojaala i njihova zatitaod povrinskog
oteenja.
Slika 3.1 Dijelovi zrakoplova Boeing 777-200 izraeni od
kompozita
3.2.2 Airbus A380
Danas su kompoziti iroko zastupljeni u proizvodnji novog Airbusa
A380 gdje se rabe za gornjei donje panele oplate zrakoplova, za
potpornje krila, nosae poda gornjeg kata (palube) te itavniz drugih
konstrukcijskih elemenata. Osim polimernih kompozita primijenjeni
su i tzv. Glarelaminati (e. GLAss-REinforced fibre metal laminate -
metalni kompozit (aluminij) ojaanstaklenim vlaknima), metalni
kompoziti koji se sastoje od aluminijskih limova dodatno
ojaanihstaklenim vlaknima.Dok je veina trupa izraena od aluminija,
kompozitni materijali sadre vie od 20 % masestrukture zrakoplova.
Ne ukljuujui motore ili podvozje, za izradu zrakoplova, gledajui
premaudjelu kompozita u ukupnoj masi zrakoplova, koriteno je vie
takvih materijala nego na bilokojem prethodnom Airbusu, sa udjelom
u ukupnoj masi od 22 %. Gledajui brojano udjele, uukupnoj masi,
ostalih materijala koritenih za izradu zrakoplova A380, 61 % je
aluminij, 10 %titan i elik, 3 % Glare, 2 % boja i osnovni premaz i
2 % su razliiti ostali materijali(guma, plastika, itd.)U izradi
krila, dijelova trupa (kao podvozje i stranji dio trupa), repnih
povrina i vrata obilno sukoriteni polimerni kompoziti ojaani
ugljinim, staklenim ili kvarcnim vlaknima. A380 je prviputniki
zrakoplov sa sredinjom kutijom krila izraenom od polimernog
kompozita ojaanogugljinim vlaknima, kao i prvi zrakoplov s blago
oblikovanim poprenim presjekom krila, dok sukrila ostalih
zrakoplova podijeljena irinom raspona na odjeljke. Takav razvijeni,
neprekidnipresjek usavrava aerodinamiku efikasnost. U izradi
predkrilaca koriteni su plastomeri, dok jeza gornji dio trupa i
napadne rubove stabilizatora koriten Glare, metalni laminat
ojaanstaklenim vlaknima. Takav je aluminijski, stakleno-vlaknasti
laminat manje mase te posjedujebolja antikorozijska svojstva i
otpornost na udarce u odnosu na konvencionalne aluminijskelegure
koritene u zrakoplovstvu. Za razliku od ranijih kompozitnih
materijala, moe sepopravljati konvencionalnim postupcima popravaka
aluminija. Takoer su koritene nove legurealuminija koje se mogu
zavarivati, to omoguuje obilno koritenje laserskog zavarivanja
kojezamjenjuje zakovice te strukturu ini lakom i vrom.Napredniji
materijali su koriteni kako bi se projekt usmjerio i zadrao na
pravom putu premacilju vezanom za ukupnu masu zrakoplova, koji je
iznosio 243 170 kg maksimalne mase praznogzrakoplova za verziju
A380-840 zrakoplova pogonjenu Rolls-Royce Trent 970
motorima,odnosno 243 150 kg za verziju 860 modela zrakoplova
pogonjenu motorima Engine AllianceGP7270. Najdramatiniji promjena
je bila odluka u prosincu 2001. g. o koritenju Glarekompozita za
najvei dio gornjeg dijela oplate trupa Airbusa A380. U odnosu na
konvencionalnealuminijske legure koritenje Glare laminata prua
utedu od 10 % u masi, ali to je znaajnije,jo veu sigurnost, jer ak
ako se i pojavi pukotina u takvom materijalu, njena
propagacija(napredovanje) je izrazito spora. Robusniji i
izdrljiviji od bilo kojeg do sada izgraenog modelaAirbusa, A380 je
konstruiran sa ciljem (vezanim uz eksploataciju zrakoplova) od19
000 ciklusa leta, 140 000 sati naleta ili 25 godina eksploatacije,
to god se od tih kriterija prvodostigne.
Slike 3.2.1 i 3.2.2 prikazuju najznaajnije kompozitne materijale
koritene u izradi Airbusa A380-Glare laminat (e. GLAss-REinforced
fibre metal laminate) - metalni kompozit ojaanstaklenim
vlaknima;-GFRP kompozit (e. Glass Fiber Reinforced Plastic
composite) - polimerni kompozitojaan staklenim vlaknima;- QFRP
kompozit (e. Quartz Fiber Reinforced Plastic composite) - polimerni
kompozitojaan vlaknima kvarca;-CFRP kompozit (e. Carbon Fiber
Reinforced Plastic composite) - polimerni kompozitojaan ugljinim
vlaknima;-Sendvi kompoziti (e. Honeycomb) kompozitne sendvi
konstrukcije u obliku pelinjesae.
Slika 3.2.1 Pregled konstrukcijskih materijala koritenih na
zrakoplovu Airbus A380
Slika 3.2.2 Primjena kompozitnih sendvi konstrukcija u obliku
pelinje sae nazrakoplovu Airbus A380
Glare laminati, su metalni kompoziti koji se sastoje od
aluminijskih limova dodatno ojaanihstaklenim vlaknima.Njegova
svojstva su kompromis izmeu konvencionalnih aluminijskih legura i
polimernihkompozita ojaanih ugljinim vlaknima (CFRP).Otpornost
Glare laminata na zamor materijala i oteenja je superiornija u
odnosu na otpornostaluminija. Energija potrebna za stvaranje
udubljenje (prethodno zacrtane dubine) je puno veanego to je
potrebna za stvaranje jednakog udubljenja u aluminiju. Kod takvih
laminata pukotinase pojavljuje ranije, ali njezino daljnje irenje
(propagacija) je jako usporeno (pukotina jezaustavljena na svakom
sloj staklenih vlakana). Kao rezultat toga, irenje je tako sporo
dapukotina ne moe dosei kritinu veliinu kroz cijeli ivotni vijek
zrakoplova u slubi. Zbogsvoje visoke otpornosti na udarce, napadni
rubovi horizontalnog i vertikalnog stabilizatora(napadni rubovi
repnog dijela e. empennage) su napravljeni od Glare laminata.3.
ZAKLJUAK
Jedan od primjera razvoja i primjene novih materijala jesu i
polimerni kompoziti koji se danasmasovno upotrebljavaju za gradnju
zrakoplova, ali i sportske opreme i brojnih drugih proizvoda.Tako
je npr. specifina vrstoa (omjer vrstoe i gustoe) dananjih
polimernih kompozitaojaanih ugljinim vlaknima preko etiri puta via
od aluminijskih i titanovih legura, a specifinakrutost (omjer
modula elastinosti i gustoe) dva puta via. Upravo ova dva svojstva
osigurala sunjihovu primjenu i omoguila bolje tehnike
karakteristike dananjih zrakoplova. U odnosu na konvencionalne
konstrukcijske materijale kompoziti su manje osjetljivi na pojavu
razliitih oblika oteenja to doprinosi njihovoj trajnosti, postojani
suprema koroziji te su jednostavni i jeftini za odravanje. Niska
gustoa i mala masa je svakako jedna od glavnih prednosti jer se
time moe ostvariti manja potronja goriva ili je mogue poveati
korisnu nosivost na raun manje mase to opet povoljno utjee na
trokovnu isplativost.Zbog svega toga kompoziti predstavljaju
uspjenu alternativu konvencionalnim metalnim materijalima u izradi
konstrukcijskih elemenata kao to su oplata krila i trupa te
brojnidrugi elementi zrakoplova. Razvoj modernih zrakoplova velikim
djelom uvjetovan je primjenomupravo kompozitnih materijala iji
udjel neprekidno raste.
LITERATURA
[1] Fuad atovi, Nauka o materijalima - Novi materijali, Mostar -
Biha, 2006.[2] Complete Guide to Composites, Part 1,
http://autoweb.autospeed.com/cms/title_Complete-Guide-to-Composites-Part-
1/A_108671/article.html[3]
http://bs.wikipedia.org/wiki/Gusto%C4%87a[4] Akovali, G.: Handbook
of Composite Fabrication, RAPRA Technology LTD., Shawbury,
Shrewsbury, Shropshire, UK, 2001.[5] Aluminium matrix composites:
Challenges and opportunities,
http://www.ias.ac.in/sadhana/Pdf2003Apr/Pe1068.pdf[6] The
Innovative Airbus A380
http://www.aviationtoday.com/am/categories/bga/Coming-Soon-The-Innovative-
Airbus-A380_206.html[7] ASM Aerospace Specification Metals Inc.
http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=MA6061t6
