Material Komposit dalam Aerospace

Bobot adalah segalanya dalam hal alat berat yang lebih berat dari udara, dan para desainer terus berupaya meningkatkan rasio angkat terhadap bobot sejak manusia pertama kali mengudara. Bahan komposit telah memainkan peran utama dalam pengurangan berat badan, dan saat ini ada tiga jenis utama yang digunakan: epoksi yang diperkuat serat karbon, kaca, dan aramid; ada yang lain, seperti boron-reinforced (sendiri merupakan komposit yang dibentuk pada inti tungsten).

Sejak 1987, penggunaan komposit dalam aerospace meningkat dua kali lipat setiap lima tahun, dan komposit baru secara teratur muncul.

Komposit serba guna, digunakan untuk aplikasi struktural dan komponen, di semua pesawat dan pesawat ruang angkasa, dari gondola balon udara panas dan pesawat layang hingga pesawat penumpang, pesawat tempur, dan Space Antar jemput. Aplikasi berkisar dari pesawat terbang lengkap seperti Beech Starship hingga rakitan sayap, baling-baling helikopter, baling-baling, kursi, dan penutup instrumen.

Jenis memiliki sifat mekanik yang berbeda dan digunakan di berbagai bidang konstruksi pesawat. Serat karbon, misalnya, memiliki perilaku kelelahan yang unik dan rapuh, seperti yang ditemukan Rolls-Royce pada 1960-an ketika mesin jet RB211 inovatif dengan pisau kompresor serat karbon gagal serempak karena burung pemogokan.

Sedangkan sayap aluminium memiliki umur kelelahan logam yang dikenal, serat karbon jauh lebih mudah diprediksi (tetapi meningkat secara dramatis setiap hari), tetapi boron bekerja dengan baik (seperti di sayap Advanced Tactical Pejuang). Serat Aramid ('Kevlar' adalah merek milik terkenal yang dimiliki DuPont) yang banyak digunakan dalam bentuk lembaran sarang lebah untuk membuat sekat yang sangat kaku, sekat yang sangat ringan, tangki bahan bakar, dan lantai. Mereka juga digunakan dalam komponen sayap ujung-depan dan belakang.

Dalam program eksperimental, Boeing berhasil menggunakan 1.500 bagian komposit untuk mengganti 11.000 komponen logam dalam helikopter. Penggunaan komponen berbasis komposit sebagai pengganti logam sebagai bagian dari siklus perawatan berkembang pesat dalam penerbangan komersial dan rekreasi.

Secara keseluruhan, serat karbon adalah serat komposit yang paling banyak digunakan dalam aplikasi dirgantara.

Kami sudah menyentuh beberapa, seperti penghematan berat badan, tetapi berikut adalah daftar lengkapnya:

• Pengurangan berat badan - penghematan dalam kisaran 20% -50% sering dikutip.
• Mudah untuk merakit komponen kompleks menggunakan mesin layup otomatis dan proses pencetakan rotasi.
• Struktur cetakan Monocoque ('cangkang tunggal') menghasilkan kekuatan lebih tinggi dengan berat yang jauh lebih rendah.
• Sifat mekanis dapat disesuaikan dengan desain 'lay-up', dengan ketebalan tapering dari kain penguat dan orientasi kain.
• Stabilitas termal komposit berarti mereka tidak mengembang / berkontraksi secara berlebihan dengan perubahan suhu (misalnya landasan pacu 90 ° F hingga -67 ° F pada 35.000 kaki dalam hitungan menit).
• Resistansi terhadap dampak tinggi - pesawat perisai armor Kevlar (aramid) juga - misalnya, mengurangi kerusakan yang tidak disengaja pada tiang mesin yang membawa kontrol engine dan saluran bahan bakar.
• Toleransi kerusakan yang tinggi meningkatkan daya tahan kecelakaan.
• 'Galvanik' - masalah korosi-listrik yang akan terjadi ketika dua logam yang berbeda berada dalam kontak (khususnya di lingkungan laut yang lembab) dihindari. (Di sini, fiberglass non-konduktif berperan.)
• Kombinasi masalah kelelahan / korosi hampir dihilangkan.

Dengan biaya bahan bakar yang terus meningkat dan lobi lingkungan, terbang komersial berada di bawah tekanan berkelanjutan untuk meningkatkan kinerja, dan pengurangan berat badan adalah faktor kunci dalam persamaan.

Di luar biaya operasi sehari-hari, program perawatan pesawat dapat disederhanakan dengan pengurangan jumlah komponen dan pengurangan korosi. Sifat kompetitif dari bisnis konstruksi pesawat memastikan bahwa setiap peluang untuk mengurangi biaya operasi dieksplorasi dan dieksploitasi sedapat mungkin.

Persaingan juga ada di militer, dengan tekanan terus-menerus untuk meningkatkan muatan dan jangkauan, karakteristik kinerja penerbangan, dan 'kemampuan bertahan', tidak hanya pada pesawat terbang tetapi juga rudal.

Teknologi komposit terus maju, dan munculnya jenis baru seperti bentuk basal dan karbon nanotube pasti akan mempercepat dan memperluas penggunaan komposit.

Ketika datang ke luar angkasa, material komposit ada di sini untuk tinggal.