Sisältö
Polymeerimatriisikomposiitit ovat korkean teknologian materiaaleja, jotka on valmistettu muovimatriisiin asetetuista vahvistuskuiduista. Monia nykyaikaisia sotilaallisia ja kaupallisia ilma-aluksia ei voida valmistaa ilman näitä materiaaleja. Ensimmäinen komposiitti, jota käytettiin lentokoneiden valmistukseen, oli FRP. 1950-luvulla tätä materiaalia (muovia lasikuituvahvistuksella) sekä hiilikuitu- ja boorikomposiitteja käytettiin ensin kaupallisten lentokoneiden valmistuksessa.
Polymeerimatriisi
Komposiittimateriaalit ovat kahden tai useamman elementin yhdistelmä. Polymeerit ovat muovia, jotka on vahvistettu kuitumateriaaleilla, kuten hiilellä tai lasilla. Lämpömuovautuva polymeerihartsi tai termoplastinen materiaali on matriisi, jota käytetään komposiiteissa. Mallinnuksen jälkeen lämpökovettuvista hartseista valmistettuja ei voida helposti korjata tai muokata. Termoplastinen materiaali voidaan sulattaa ja muokata kovettumisen jälkeen. Tämä tekee tästä materiaalista valmistetut osat helpommin korjattaviksi kuin lämpökovettuvat hartsit.
Lasikuituvahvistettu muovi (GRP)
Lasikuituvahvistettu muovi (PRFV) on, kuten nimikin kertoo, lasikuiduilla vahvistettu muovipolymeeri. Ensimmäistä kertaa vuonna 1920 kehitetty lasikuituvahvistettu muovi alkoi pian käyttää laivaston ja ilmailun sovelluksissa. Yhdysvaltain armeija käytti sitä vahvemman ja kevyemmän sotilaslentokoneen kehittämisessä. Oak Ridgen kansallisen laboratorion mukaan vuonna 1945 tätä materiaalia käytettiin yli 3 000 tonnia sotilaskäyttöön. Lasikuitukomponentit valetaan koneen rakentamiseen tarvittaviin muotoihin. Kuidut kiinnitetään muovihartsin matriisiin. Polyesteri- tai vinyyliesterihartseja käytetään yleensä matriisimateriaalina, mutta termoplastiset materiaalit korvaavat vanhemmat matriisityypit, koska ne ovat turvallisempia ja helpompia työskennellä.
Hiilikuitukomposiitit
Öljyn kustannusten nousu on pakottanut lentokoneiden valmistajat painottamaan painoa ja tehostamaan lentokoneiden valmistusta.Yksi tapa saavuttaa tämä tavoite on käyttää hiilikuitukomposiitteja näiden lentokoneiden valmistuksessa. Kaupalliset lentokoneet, kuten Boeing 787 Dreamliner, toimivat paljon tehokkaammin ja alhaisemmilla polttoainekustannuksilla näiden materiaalien käytön vuoksi. Hiilikuitukomposiitteja käytetään myös laajasti sotilaslentokoneiden rakentamisessa. Koska ne ovat kevyitä ja kestäviä materiaaleja, hiilikuituja käytetään laajalti ohjauspinnoilla, kuten ateroneilla ja roottoreilla. Ne ovat kestävämpiä ja korroosiota kestäviä kuin metallikomponentit. Hiilikuitukomposiitteja käytetään laajalti lentokoneiden osissa, kuten F-18: ssa ja V-22 Osprey -muuntokoneessa.
Aramidikuitukomposiitit
Aramidikuitukomposiitit löytyvät joistakin maailman suurimmista ilma-aluksista. Aromaattiset polyamidit ovat polymeerikuituja, joiden molekyylit ovat suuntautuneet kuituakselia pitkin. Molekyylien välisen kemiallisen sidoksen vuoksi tuloksena oleva materiaali on erittäin vahva ja kevyt. Kuidut valmistetaan sentrifugoimalla polymeeri nestemäisestä liuoksesta. Jotkut kaupallisesti tunnetuista aramidikuitukomposiiteista ovat Kevlar ja Nomex. Nämä materiaalit ovat erittäin vahvoja, eristäviä ja korroosiota kestäviä. Nämä ominaisuudet tekevät niistä sopivia lentokoneiden rakenneosien valmistukseen. Suuret matkustajakoneet, kuten Airbus A380, on valmistettu polyamidimateriaaleista. Tuloksena on kevyt rakenne, jossa polttoaineenkulutus on vähäistä, eikä rakenteellista eheyttä.
