вести

Уште во 1950-тите,композити зајакнати со стаклени влакнасе користеле во неносечки компоненти на конструкциите на хеликоптерите, како што се облогите и отворите за инспекција, иако нивната примена била доста ограничена.

Револуционерниот напредок во композитните материјали за хеликоптери се случи во 1960-тите со успешниот развој на композитни лопатки на роторот зајакнати со стаклени влакна. Ова ги демонстрираше извонредните предности на композитите - супериорна цврстина на замор, пренос на оптоварување на повеќе патеки, карактеристики на бавно ширење на пукнатини и едноставност на компресивно лиење - кои беа целосно реализирани во апликациите на лопатките на роторот. Вродените слабости на композитите зајакнати со влакна - ниска меѓуслојна цврстина на смолкнување и чувствителност на фактори на животната средина - не влијаеја негативно врз дизајнот или примената на лопатките на роторот.

Додека металните лопатки обично имаат работен век што не надминува 2000 часа, композитните лопатки можат да постигнат животен век поголем од 6000 часа, потенцијално неограничен, и овозможуваат одржување врз основа на условите. Ова не само што ја подобрува безбедноста на хеликоптерите, туку и значително ги намалува трошоците за целиот животен циклус на лопатките, давајќи значителни економски придобивки. Едноставниот, лесен за ракување процес на лиење со компресија и стврднување за композити, во комбинација со можноста за прилагодување на цврстината, цврстината (вклучувајќи ги и карактеристиките на амортизација), овозможува поефикасни подобрувања на аеродинамичниот профил и оптимизации во дизајнот на лопатките на роторот, како и оптимизација на структурната динамика на роторот. Од 1970-тите, истражувањето на нови аеродинамични пердуви даде серија високо-перформансни профили на лопатки за хеликоптери. Овие нови аеродинамични пердуви се одликуваат со премин од симетрични до целосно закривени, асиметрични дизајни, постигнувајќи значително зголемени максимални коефициенти на подигнување и критични Махови броеви, намалени коефициенти на отпор и минимални промени во коефициентите на моментот. Подобрувања во облиците на врвовите на лопатките на роторот - од правоаголни до заоблени, конусни врвови; параболични заоблени надолу закривени врвови; до напредните тенки BERP врвови — имаат значително подобрена распределба на аеродинамичкото оптоварување, вртложните пречки, вибрациите и карактеристиките на бучавата, со што се зголемува ефикасноста на роторот.

Покрај тоа, дизајнерите имплементираа мултидисциплинарна интегрирана оптимизација на аеродинамиката на лопатките на роторот и структурната динамика, комбинирајќи ја оптимизацијата на композитните материјали со оптимизација на дизајнот на роторот за да се постигнат подобрени перформанси на лопатките и намалување на вибрациите/шумот. Како резултат на тоа, до крајот на 1970-тите, речиси сите новоразвиени хеликоптери усвоија композитни лопатки, додека модернизирањето на постарите модели со метални лопатки на композитни лопатки даде извонредно ефикасни резултати.

Примарните фактори кои треба да се земат предвид за усвојување на композитни материјали во конструкциите на конструкциите на хеликоптерите вклучуваат: сложените закривени површини на надворешноста на хеликоптерите, заедно со релативно ниското структурно оптоварување, што ги прави погодни за производство на композити за подобрување на толеранцијата на структурни оштетувања и обезбедување безбедно и сигурно работење; побарувачката за намалување на тежината во конструкциите на конструкциите на конструкциите и за комунални и за напаѓачки хеликоптери; и барањата за структури што апсорбираат судири и дизајн на стелт. За да се задоволат овие потреби, Институтот за истражување на применета технологија за воздухопловство на американската армија ја воспостави Програмата за напредни композитни конструкции на воздухоплови (ACAP) во 1979 година. Од 1980-тите, кога хеликоптери како Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 и европски MBB BK-117 со целосно композитни конструкции на воздухоплови започнаа тест летови, до успешната интеграција на композитните крила и труп на V-280 од страна на Bell Helicopter во 2016 година, развојот на целосно композитни хеликоптери со конструкции на воздухоплови направи значителен напредок. Во споредба со референтните авиони од алуминиумски легури, композитните конструкции на авиони нудат значителни придобивки во однос на тежината на конструкциите, трошоците за производство, сигурноста и одржливоста, исполнувајќи ги целите на програмата ACAP како што е наведено во Табела 1-3. Следствено, експертите тврдат дека замената на алуминиумските конструкции на авиони со композитни конструкции има значење споредливо со транзицијата од 1940-тите од конструкции од дрво и ткаенина на метални конструкции.

Секако, обемот на употреба на композитни материјали во конструкциите на трупот на авионот е тесно поврзан со спецификациите за дизајн на хеликоптерите (метрики за перформанси). Во моментов, композитните материјали сочинуваат 30% до 50% од тежината на конструкцијата на трупот на авионот кај средните и тешките напаѓачки хеликоптери, додека воените/цивилните транспортни хеликоптери користат повисоки проценти, достигнувајќи 70% до 80%. Композитните материјали првенствено се користат во компонентите на трупот, како што се опашката, вертикалниот стабилизатор и хоризонталниот стабилизатор. Ова служи за две цели: намалување на тежината и леснотија на формирање сложени површини како што се канализирани вертикални стабилизатори. Конструкциите што апсорбираат судир, исто така, користат композити за да се постигне заштеда на тежина. Сепак, за лесни и мали хеликоптери со поедноставни конструкции, помали оптоварувања и тенки ѕидови, употребата на композити можеби не е нужно исплатлива.