Elgondolkozott már azon, hogy a Boeing 787 hogyan képes repülni
Mekkora az átlagos sűrűség egy modern utasszállítóban? Bármi is legyen, az átlagos sűrűség csökkenése óriási volt, mióta a Wright testvérek repültek az első gyakorlati repülőgéppel. A motor tömegének csökkentése repülőgépeken agresszív és folyamatos, és az üzemanyagárak gyorsan emelkednek. Ez a hajtás kifejezetten csökkenti az üzemanyagköltségeket, javítja a hatótávolság/hasznos teher egyenletet és védi a környezetet. A kompozitok fontos szerepet játszanak a modern repülőgépekben, és a Boeing Dreamliner sem kivétel a csökkenő súlytörténet fenntartásában.
Kompozitok és fogyás
A Douglas DC3 (1936-tól) kiváltó súlya körülbelül 25 200 font volt, az utasok hozzávetőlegesen 25-öt tettek ki. A maximális hasznos teher tartománya 350 mérföld, azaz körülbelül 3 font utmérföldenként. A Boeing Dreamliner felszállási súlya 550 000 font, és 290 utast szállít. 8000 mérföld feletti, teljesen feltöltött hatótávolsággal ez körülbelül £ font utómérföldenként - 1100% -kal jobb!
Sugárhajtóművek, jobb tervezés, súlycsökkentő technológia, mint a fly-by-wire - mind hozzájárultak a kvantumugráshoz, de a kompozitoknak óriási szerepe volt. A Dreamliner cellában, a motorokban és sok más alkatrészben használják őket.
Kompozitok használata a Dreamliner Airframe-ben
A Dreamliner cellája körülbelül 50% szénszállal erősített műanyagból és egyéb kompozit anyagokból áll. Ez a megközelítés átlagosan 20 százalékos súlymegtakarítást kínál a hagyományos (és elavult) alumínium kialakításhoz képest.
A cellában lévő kompozitoknak karbantartási előnyei is vannak. Egy tipikusan kötött javítás 24 órát vagy annál hosszabb üzemidőt igényelhet, de a Boeing kifejlesztett egy új karbantartási és javítási képességet, amelynek alkalmazása kevesebb, mint egy órát vesz igénybe. Ez a gyors technika lehetőséget nyújt az ideiglenes javításokra és a gyors megfordulásra, miközben ilyen kisebb sérülések esetén egy alumínium sík földelhető lehet. Ez érdekes perspektíva.
A törzs cső alakú szakaszokban van kialakítva, amelyeket aztán a végső összeszerelés során összekapcsolnak. A kompozit használata állítólag szintenként 50 000 szegecs megtakarítását jelenti. Bármely rothadó weboldal karbantartás-ellenőrzésre szorul, mint lehetséges meghibásodás. És ez csak szegecselés!
Kompozitok a motorokban
A Dreamliner rendelkezik GE (GEnx-1B) és Rolls Royce (Trent 1000) motor opciókkal, és mindkettő széles körben használja a kompozitokat. A nacellák (beömlő és ventilátor lepelek) nyilvánvaló jelölt a kompozitokra. A GE motorok ventilátorlapátjaiban azonban kompozitokat is használnak. A penge technológia óriási fejlődésen ment keresztül a Rolls-Royce RB211 napja óta. A korai technológia 1971-ben csődbe hozta a vállalatot, amikor kudarcot vallott a Hyfil szénszálas ventilátorlapátokkal végzett madártámadás-tesztekben.
A General Electric 1995 óta vezet az élen a titánvégű kompozit ventilátorlapát-technológiával. A Dreamliner erőműben kompozitokat használnak a 7 fokozatú alacsony nyomású turbina első 5 fokozatában.
Több a kevesebb súlyról
Mi a helyzet néhány számmal? A GE erőmű könnyű ventilátoros ketrece 1200 fonttal (több mint ½ tonnával) csökkentette a repülőgép tömegét. A házat szénszálas fonat erősíti. Ez csak a ventilátor tok súlycsökkentése, és fontos mutatója a kompozitok erejének/súlyának előnyeiről. Ennek oka, hogy a ventilátor esetében minden szennyeződés benne van, ha egy ventilátor meghibásodik. Ha nem tartalmazza a törmeléket, akkor a motor nem tanúsítható repülésre.
A lapátturbina lapátokban tárolt súly a szükséges támasztóházban és rotorokban is megtakarítást jelent. Ez megsokszorozza megtakarításait és javítja a teljesítmény/tömeg arányt.
Minden egyes Dreamliner körülbelül 70 000 font (33 tonna) szénszállal erősített műanyagot tartalmaz - ebből körülbelül 45 000 (20 tonna) szénszálat.
Következtetés
A repülőgépekben használt kompozitok korai fejlesztési és gyártási problémáit már sikerült leküzdeni. A Dreamliner az élen jár a repülőgépek üzemanyag-hatékonyságában, minimalizálva a környezeti terhelést és a biztonságot. Csökkentett alkatrészszám, alacsonyabb karbantartási ellenőrzések és több műsoridő mellett a légitársaságok támogatási költségei jelentősen csökkennek.
A ventilátorlapátoktól a törzsig, a lapátoktól a mosdókig a Dreamliner hatékonysága lehetetlen az Advanced Composites nélkül.