Neiegkeeten

Schon an den 1950er Joren,Glasfaserverstäerkt Kompositmaterialiengoufen an net-droende Komponenten vun Helikopterzelle benotzt, wéi z. B. Verkleedungen an Inspektiounsluken, obwuel hir Uwendung zimlech limitéiert war.

Den Duerchbroch bei Kompositmaterialien fir Helikoptere koum an den 1960er Joren mat der erfollegräicher Entwécklung vu glasfaserverstäerkte Komposit-Rotorblieder. Dëst huet déi aussergewéinlech Virdeeler vu Kompositmaterialien demonstréiert - iwwerleeën Middegkeetsfestigkeit, Laaschtiwwerdroung iwwer verschidde Weeër, lues Rëssausbreedungseigenschaften an d'Einfachheet vum Kompressiounsformen - déi a Rotorbliederapplikatioune vollstänneg realiséiert goufen. Déi inherent Schwächten vu faserverstäerkte Kompositmaterialien - niddreg interlaminar Scherfestigkeit a Sensibilitéit fir Ëmweltfaktoren - hunn den Design oder d'Applikatioun vu Rotorblieder net negativ beaflosst.

Wärend Metallblieder typescherweis eng Liewensdauer vun net méi wéi 2000 Stonnen hunn, kënnen Kompositblieder eng Liewensdauer vu méi wéi 6000 Stonnen erreechen, potenziell onbegrenzt, an erméiglechen eng zoustandsorientéiert Ënnerhaltsaarbecht. Dëst verbessert net nëmmen d'Sécherheet vun den Helikopteren, mä reduzéiert och d'Käschte vun de Blieder iwwer de ganze Liewenszyklus däitlech, wat substantiell wirtschaftlech Virdeeler bréngt. De einfach ze bedéngen Kompressiouns- a Härtungsprozess fir Kompositmaterialien, kombinéiert mat der Méiglechkeet, Stäerkt a Steifheet (inklusiv Dämpfungseigenschaften) unzepassen, erméiglecht méi effektiv aerodynamesch Profilverbesserungen an Optimiséierungen am Rotorbliederdesign, souwéi d'Optimiséierung vun der Rotorstrukturdynamik. Zënter den 1970er Joren huet d'Fuerschung iwwer nei Drotprofile eng Serie vun héichperformante Helikopterbladprofiler gefouert. Dës nei Drotprofile weisen en Iwwergang vu symmetreschen op voll gebéit, asymmetresch Designen, wouduerch däitlech erhéicht maximal Liftkoeffizienten a kritesch Mach-Zuelen, reduzéiert Loftwiderstandskoeffizienten a minimal Ännerungen vun de Momentkoeffizienten erreecht ginn. Verbesserungen an de Formen vun de Rotorbliederspëtzen - vu rechteckegen op geschwonge, konischen Spëtzen; parabolesch geschwonge no ënnen gebéit Spëtzen; bis zu fortgeschrattenen, dënn geveegten BERP-Spëtzen – hunn d'aerodynamesch Lastverdeelung, d'Wirbelinterferenz, d'Vibratiouns- an d'Kaméidieigenschaften däitlech verbessert, wouduerch d'Rotoreffizienz erhéicht gëtt.

Ausserdeem hunn d'Designer multidisziplinär integréiert Optimiséierung vun der Aerodynamik an der Strukturdynamik vu Rotorblieder ëmgesat, andeems se d'Optimiséierung vu Kompositmaterial mat der Optimiséierung vu Rotordesign kombinéiert hunn, fir eng verbessert Leeschtung vu Blieder a Vibratiouns-/Kaméidireduktioun z'erreechen. Dofir hunn Enn vun den 1970er Joren bal all nei entwéckelt Helikopter Kompositblieder agesat, während d'Ëmbau vun eelere Modeller mat Metallblieder op Kompositblieder bemierkenswäert effektiv Resultater bruecht huet.

Zu den Haaptbedingungen fir d'Benotzung vu Kompositmaterialien an Helikopter-Fligerzellestrukturen gehéieren: déi komplex gekrëmmt Uewerflächen vun der Äussewelt vun den Helikopteren, zesumme mat der relativ gerénger struktureller Belaaschtung, déi se fir d'Fabrikatioun vu Kompositmaterialien gëeegent mécht, fir d'Toleranz géint strukturell Schued ze verbesseren an e sécheren a verlässleche Betrib ze garantéieren; d'Nofro no Gewiichtsreduktioun bei Fligerzellestrukturen, souwuel fir Utility- wéi och fir Attackhelikopteren; an d'Ufuerderunge fir ofstuerzabsorbéierend Strukturen an e Stealth-Design. Fir dës Bedierfnesser gerecht ze ginn, huet den US Army Aviation Applied Technology Research Institute am Joer 1979 den Advanced Composite Airframe Program (ACAP) gegrënnt. Vun den 1980er Joren, wéi Helikoptere wéi de Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 an den europäesche MBB BK-117 mat komplett aus Komposit-Fligerzellen Testflich ugefaangen hunn, bis zur erfollegräicher Integratioun vun de Kompositflilleken a vum Rumpf vum V-280 duerch Bell Helicopter am Joer 2016, huet d'Entwécklung vun komplett aus Komposit-Fligerzellehelikopteren bedeitend Fortschrëtter gemaach. Am Verglach mat Referenzfligeren aus Aluminiumlegierung bidden Komposit-Fligerzich substantiell Virdeeler wat d'Gewiicht vum Fligerzug, d'Produktiounskäschten, d'Zouverlässegkeet an d'Wartbarkeet ugeet, an erfëllen domat d'Ziler vum ACAP-Programm, wéi an der Tabell 1-3 beschriwwen. Dofir behaapten Experten, datt den Ersatz vun Aluminium-Fligerzich duerch Kompositstrukturen eng Bedeitung huet, déi vergläichbar ass mam Iwwergank vun den Fligerzich aus Holz a Stoff op Metallstrukturen an den 1940er Joren.

Natierlech ass den Ëmfang vum Gebrauch vu Kompositmaterialien a Fligerzugstrukturen enk mat den Designspezifikatioune vun Helikopteren (Leeschtungsmetriken) verbonnen. Aktuell maachen Kompositmaterialien 30% bis 50% vum Gewiicht vun der Fligerzugstruktur a mëttel- a schwéieren Attackhelikopteren aus, während militäresch/zivil Transporthelikopteren méi héich Prozentsätz benotzen, déi 70% bis 80% erreechen. Kompositmaterialien ginn haaptsächlech a Rumpfkomponenten wéi dem Heckboom, dem vertikale Stabilisator an dem horizontalen Stabilisator benotzt. Dëst déngt zwou Zwecker: Gewiichtsreduktioun an d'Liichtegkeet fir komplex Uewerflächen ze bilden, wéi zum Beispill kanaliséiert vertikal Stabilisatoren. Ofstuerzabsorbéierend Strukturen benotzen och Kompositmaterialien fir Gewiichtsspueren z'erreechen. Wéi och ëmmer, fir liicht a kleng Helikopteren mat méi einfache Strukturen, méi niddrege Laaschten an dënne Wänn ass d'Benotzung vu Kompositmaterialien net onbedéngt kosteneffektiv.