haberler

1950'lerden itibaren,cam elyaf takviyeli kompozitlerHelikopter gövdelerinin yük taşımayan bileşenlerinde, örneğin kaplamalarda ve kontrol kapaklarında kullanılmış olsalar da, uygulamaları oldukça sınırlıydı.

Helikopterler için kompozit malzemelerdeki çığır açan gelişme, 1960'larda cam elyaf takviyeli kompozit rotor kanatlarının başarılı bir şekilde geliştirilmesiyle gerçekleşti. Bu, kompozitlerin üstün yorulma dayanımı, çok yollu yük transferi, yavaş çatlak yayılma özellikleri ve sıkıştırma kalıplama kolaylığı gibi olağanüstü avantajlarını gösterdi ve bu avantajlar rotor kanadı uygulamalarında tam olarak hayata geçirildi. Elyaf takviyeli kompozitlerin doğal zayıflıkları olan düşük ara katman kayma dayanımı ve çevresel faktörlere duyarlılık, rotor kanadı tasarımını veya uygulamasını olumsuz etkilemedi.

Metal kanatların tipik olarak 2000 saati aşmayan bir kullanım ömrüne sahip olmasına karşılık, kompozit kanatlar 6000 saati aşan, potansiyel olarak süresiz bir kullanım ömrüne ulaşabilir ve koşullara dayalı bakıma olanak tanır. Bu, yalnızca helikopter güvenliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda kanatların tüm yaşam döngüsü maliyetini önemli ölçüde azaltarak önemli ekonomik faydalar sağlar. Kompozitler için basit, kullanımı kolay sıkıştırma kalıplama ve kürleme işlemi, mukavemeti, sertliği (sönümleme özellikleri dahil) özelleştirme yeteneğiyle birleştiğinde, rotor kanadı tasarımında daha etkili aerodinamik profil iyileştirmeleri ve optimizasyonlarının yanı sıra rotor yapısal dinamiklerinin optimizasyonunu da mümkün kılar. 1970'lerden beri, yeni aerodinamik profiller üzerine yapılan araştırmalar, bir dizi yüksek performanslı helikopter kanadı profili ortaya çıkarmıştır. Bu yeni aerodinamik profiller, simetrik tasarımlardan tamamen kavisli, asimetrik tasarımlara geçişi içerir ve önemli ölçüde artırılmış maksimum kaldırma katsayıları ve kritik Mach sayıları, azaltılmış sürüklenme katsayıları ve moment katsayılarında minimum değişiklikler elde eder. Rotor kanadı ucu şekillerindeki iyileştirmeler—dikdörtgenden eğimli, konik uçlara; parabolik eğimli aşağı doğru kavisli uçlara; Gelişmiş ince eğimli BERP uçlarına sahip rotorlar, aerodinamik yük dağılımını, girdap girişimini, titreşimi ve gürültü özelliklerini önemli ölçüde geliştirerek rotor verimliliğini artırmıştır.

Dahası, tasarımcılar, rotor kanadı aerodinamiği ve yapısal dinamiklerinin çok disiplinli entegre optimizasyonunu uygulayarak, kompozit malzeme optimizasyonunu rotor tasarım optimizasyonuyla birleştirerek kanat performansını artırdılar ve titreşim/gürültüyü azalttılar. Sonuç olarak, 1970'lerin sonlarına doğru, yeni geliştirilen helikopterlerin neredeyse tamamı kompozit kanatları benimsedi; eski modellerin metal kanatlarının kompozit kanatlarla değiştirilmesi ise oldukça etkili sonuçlar verdi.

Helikopter gövde yapılarında kompozit malzemelerin benimsenmesindeki başlıca hususlar şunlardır: helikopter dış yüzeylerinin karmaşık kavisli yüzeyleri, nispeten düşük yapısal yükleme ile birleştiğinde, yapısal hasar toleransını artırmak ve güvenli, güvenilir çalışma sağlamak için kompozit imalatına uygun hale getirir; hem genel amaçlı hem de saldırı helikopterleri için gövde yapılarında ağırlık azaltma ihtiyacı; ve çarpışma emici yapılar ve gizlilik tasarımı gereksinimleri. Bu ihtiyaçları karşılamak için, ABD Ordusu Havacılık Uygulamalı Teknoloji Araştırma Enstitüsü 1979 yılında Gelişmiş Kompozit Gövde Programı'nı (ACAP) kurmuştur. 1980'lerde Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 ve Avrupa MBB BK-117 gibi tamamen kompozit gövdeli helikopterlerin test uçuşlarına başlamasından, Bell Helicopter'ın 2016'da V-280'in kompozit kanatlarını ve gövdesini başarılı bir şekilde entegre etmesine kadar, tamamen kompozit gövdeli helikopterlerin geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Alüminyum alaşımlı referans uçaklara kıyasla, kompozit gövdeler, gövde ağırlığı, üretim maliyetleri, güvenilirlik ve bakım kolaylığı açısından önemli avantajlar sunarak Tablo 1-3'te belirtilen ACAP programı hedeflerini karşılamaktadır. Sonuç olarak, uzmanlar alüminyum gövdelerin kompozit yapılarla değiştirilmesinin, 1940'lardaki ahşap-kumaş gövdelerden metal yapılara geçişe benzer bir öneme sahip olduğunu savunmaktadır.

Doğal olarak, uçak gövdesi yapılarında kompozit malzeme kullanımının kapsamı, helikopter tasarım özellikleriyle (performans ölçütleri) yakından ilişkilidir. Şu anda, orta ve ağır saldırı helikopterlerinde uçak gövdesi yapısının ağırlığının %30 ila %50'sini kompozit malzemeler oluştururken, askeri/sivil nakliye helikopterlerinde bu oran %70 ila %80'e kadar çıkmaktadır. Kompozit malzemeler öncelikle kuyruk bomu, dikey dengeleyici ve yatay dengeleyici gibi gövde bileşenlerinde kullanılmaktadır. Bu iki amaca hizmet eder: ağırlık azaltma ve kanallı dikey dengeleyiciler gibi karmaşık yüzeylerin kolayca şekillendirilmesi. Çarpışma emici yapılar da ağırlık tasarrufu sağlamak için kompozit malzemeler kullanmaktadır. Bununla birlikte, daha basit yapılara, daha düşük yüklere ve ince duvarlara sahip hafif ve küçük helikopterler için kompozit malzemelerin kullanımı her zaman maliyet etkin olmayabilir.