жаңалықтар

1950 жылдардың басында-ақ,шыны талшықпен күшейтілген композиттертікұшақ фюзеляждарының жүк көтермейтін компоненттерінде, мысалы, жабындар мен тексеру люктерінде қолданылды, дегенмен оларды қолдану өте шектеулі болды.

Тікұшақтарға арналған композиттік материалдар саласындағы серпінді ілгерілеу 1960 жылдары шыны талшықпен күшейтілген композиттік ротор қалақтарының сәтті дамуымен болды. Бұл композиттердің ерекше артықшылықтарын - жоғары шаршау беріктігі, көп жолды жүктеме беру, жарықшақтардың баяу таралу сипаттамалары және қысу қалыптауының қарапайымдылығын көрсетті, олар ротор қалақшаларын қолдануда толық жүзеге асты. Талшықпен күшейтілген композиттердің ішкі кемшіліктері - төмен қабатаралық ығысу беріктігі және қоршаған орта факторларына сезімталдық - ротор қалақшасының дизайнына немесе қолданылуына кері әсер еткен жоқ.

Металл қалақтардың қызмет ету мерзімі әдетте 2000 сағаттан аспаса, композиттік қалақтардың қызмет ету мерзімі 6000 сағаттан асады, бұл шексіз болуы мүмкін және жағдайға байланысты техникалық қызмет көрсетуді қамтамасыз етеді. Бұл тікұшақ қауіпсіздігін арттырып қана қоймай, сонымен қатар қалақтардың толық қызмет ету мерзімінің құнын айтарлықтай төмендетеді, бұл айтарлықтай экономикалық пайда әкеледі. Композиттерге арналған қарапайым, оңай басқарылатын қысу және қатайту процесі беріктік пен қаттылықты (демпферлік сипаттамаларды қоса алғанда) бейімдеу мүмкіндігімен бірге ротор қалақтарының дизайнында аэродинамикалық профильді тиімдірек жақсартуға және оңтайландыруға, сондай-ақ ротордың құрылымдық динамикасын оңтайландыруға мүмкіндік береді. 1970 жылдардан бастап жаңа аэродинамикалық қалқандарды зерттеу бірқатар жоғары өнімді тікұшақ қалақтарының профильдерін берді. Бұл жаңа аэродинамикалық қалқандар симметриялыдан толық қисық, асимметриялық конструкцияларға ауысуды ұсынады, максималды көтеру коэффициенттері мен Махтың маңызды сандарын айтарлықтай арттырады, кедергі коэффициенттерін азайтады және момент коэффициенттеріндегі минималды өзгерістерге қол жеткізеді. Ротор қалақтарының ұшының пішіндеріндегі жақсартулар - тікбұрыштыдан сыпырылған, конус тәрізді ұштарға дейін; параболалық сыпырылған төмен қарай қисық ұштар; жетілдірілген жұқа сыпырылған BERP ұштарына дейін — аэродинамикалық жүктеменің таралуын, құйынды интерференцияны, дірілді және шу сипаттамаларын айтарлықтай жақсартты, осылайша ротордың тиімділігін арттырды.

Сонымен қатар, дизайнерлер ротор қалағының аэродинамикасы мен құрылымдық динамикасын көп салалы интеграцияланған оңтайландыруды енгізді, қалақшалардың өнімділігін арттыру және дірілді/шуды азайту үшін композиттік материалды оңтайландыруды ротордың дизайнын оңтайландырумен біріктірді. Нәтижесінде, 1970 жылдардың аяғында жаңадан жасалған барлық дерлік тікұшақтар композиттік қалақшаларды қабылдады, ал ескі үлгілерді металл қалақшалары бар композиттік үлгілерге қайта жабдықтау айтарлықтай тиімді нәтижелер берді.

Тікұшақ корпусының құрылымдарында композиттік материалдарды қолданудың негізгі факторларына мыналар жатады: тікұшақ сыртқы қабатының күрделі иілген беттері, салыстырмалы түрде төмен құрылымдық жүктемемен бірге, құрылымдық зақымдануға төзімділікті арттыру және қауіпсіз, сенімді жұмысты қамтамасыз ету үшін оларды композиттік өндіріске жарамды етеді; коммуналдық және шабуыл тікұшақтары үшін корпус құрылымдарының салмағын азайтуға деген сұраныс; және соқтығысуды сіңіретін құрылымдар мен жасырын дизайнға қойылатын талаптар. Осы қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін АҚШ армиясының авиациялық қолданбалы технологияларды зерттеу институты 1979 жылы Кеңейтілген композиттік корпус бағдарламасын (ACAP) құрды. 1980 жылдары Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 және толығымен композиттік корпусы бар еуропалық MBB BK-117 сияқты тікұшақтар сынақ ұшуларын бастағаннан бастап, Bell Helicopter компаниясының 2016 жылы V-280 композиттік қанаттары мен фюзеляжын сәтті интеграциялауына дейін толығымен композиттік корпус тікұшақтарын әзірлеу айтарлықтай жетістіктерге жетті. Алюминий қорытпасынан жасалған эталондық ұшақтармен салыстырғанда, композиттік әуе кемелері әуе кемесінің салмағы, өндірістік шығындары, сенімділігі және техникалық қызмет көрсетуде айтарлықтай артықшылықтар береді, 1-3 кестеде көрсетілгендей ACAP бағдарламасының мақсаттарына сәйкес келеді. Демек, сарапшылар алюминий әуе кемелерін композиттік құрылымдармен ауыстыру 1940 жылдардағы ағаш-мата әуе кемелерінен металл құрылымдарға көшумен салыстыруға болатын маңыздылыққа ие деп мәлімдейді.

Әрине, ұшақтың корпус құрылымдарында композиттік материалдарды пайдалану деңгейі тікұшақ конструкциясының сипаттамаларымен (өнімділік көрсеткіштері) тығыз байланысты. Қазіргі уақытта орташа және ауыр шабуыл тікұшақтарында ұшақтың корпус құрылымының салмағының 30%-дан 50%-ға дейіні композиттік материалдардан тұрады, ал әскери/азаматтық көлік тікұшақтары 70%-дан 80%-ға дейін жоғары пайыздық мөлшерді пайдаланады. Композиттік материалдар негізінен фюзеляж компоненттерінде, мысалы, құйрық жебесінде, тік тұрақтандырғышта және көлденең тұрақтандырғышта қолданылады. Бұл екі мақсатқа қызмет етеді: салмақты азайту және түтікшелі тік тұрақтандырғыштар сияқты күрделі беттерді қалыптастырудың оңайлығы. Соқтығысуды сіңіретін құрылымдар салмақты үнемдеу үшін композиттерді де пайдаланады. Дегенмен, құрылымы қарапайым, жүктемесі аз және қабырғалары жұқа жеңіл және шағын тікұшақтар үшін композиттерді пайдалану міндетті түрде тиімді болмауы мүмкін.