I. Materjali tal-wiċċ
Ħafna mill-istrutturi tax-xehda użati fil-kostruzzjoni tal-inġenji tal-ajru għandhom materjali tal-wiċċ tal-aluminju, fibreglass, kevlar® jew fibra tal-karbonju. Pannelli tal-wiċċ tal-fibra tal-karbonju ma jistgħux jintużaw b'materjali tal-qalba tax-xehda tal-aluminju minħabba li tikkawża korrużjoni tal-aluminju. It-titanju u l-azzar jintużaw għal applikazzjonijiet ta 'speċjalità fi strutturi ta' temperatura għolja. Il-materjali li jiffaċċjaw għal ħafna komponenti, bħal spoilers u kontrolli tat-titjira, huma rqaq ħafna, xi kultant biss 3 sa 4 ħxuna (li jfisser mm). Rapporti parametriċi wrew li dawn il-pjanċi li jiffaċċjaw m'għandhomx reżistenza tajba għall-impatt.
Ⅱ. Materjali tal-qalba
2.1 Qalba tax-xehda
Kull materjal tal-qalba tax-xehda jista 'jkollu ċerti proprjetajiet tajbin. Kif muri fil-Figura 19, il-materjal tal-qalba l-aktar komuni użat għall-istrutturi tax-xehda tal-inġenji tal-ajru huwa karta aramid (Nomex® jew Korex®). Fibri tal-ħġieġ jintużaw għal applikazzjonijiet ta 'saħħa ogħla.
Figura 19: Materjali tal-qalba tax-xehda
-Karta Kraft - Is-saħħa tagħha hija relattivament baxxa, użata fi kwantitajiet kbar għall-proprjetajiet iżolanti tajbin tagħha u spiża baxxa.
-Termoplastiku - Il-massa termali tagħha tiżola tajjeb, tassorbi sew jew tista 'tiġi reset għal orjentazzjoni, umdità u reżistenza kimika. Huwa ambjentalment kompatibbli, estetikament pjaċir u relattivament bi prezz baxx.
Aluminju - qawwa ottimali, proporzjon għoli ta 'piż għal piż u assorbiment ta' enerġija, proprjetajiet tajbin ta 'trasferiment tas-sħana, proprjetajiet ta' lqugħ elettromanjetiku, ipproċessar faċli, spiża relattivament baxxa.
-Azzar-Tajjeb proprjetajiet ta 'trasferiment tas-sħana, proprjetajiet ta' lqugħ elettromanjetiku u reżistenza għas-sħana.
-Metalli speċjali (titanju)-b'qawwa relattivament għolja, proporzjon tal-piż, prestazzjoni tajba tat-trasferiment tas-sħana, reżistenza kimika, u reżistenza tas-sħana għal temperaturi għoljin.
-Karta Aramid- B'reżistenza għan-nar, ritardant tal-fjammi, proprjetajiet ta 'insulazzjoni tajba, proprjetajiet dielettriċi baxxi, u molding faċli.
-Fibra tal-ħġieġ-Tagħha għandha shear faċli, dielettriku baxx, insulazzjoni tajba, u molding faċli.
-Fibra tal-karbonju-tagħha żżomm l-istabbiltà tal-karbonju, temperatura għolja, ebusija għolja, u koeffiċjent baxx ħafna ta 'espansjoni termali, faċli biex tikkontrolla l-konduttività termali, modulu ta' shear huwa relattivament għoli, iżda għali.
-Ċeramika - Ir-reżistenza tas-sħana tat-temperatura għolja tagħha hija tajba, insulazzjoni tajba, u għandha struttura taċ-ċelluli żgħira ħafna, iżda għalja.
Il-qlub tax-xehda għall-applikazzjonijiet aerospazjali huma ġeneralment eżagonali. Dawn il-qlub huma magħmulin minn folji rqaq imqiegħda f'munzelli magħqudin b'mod speċjali. Il-folji f'munzelli huma mġebbda f'forma eżagonali. Dawk li jestendu fid-direzzjoni orizzontali jissejħu direzzjoni tal-istrixxa.
Qalba eżagonali dikotomika għandha saff ieħor ta 'materjal cross-cut f'kull eżagonu. Xehda dikrojka hija aktar diffiċli u aktar b'saħħitha minn qalba eżagonali. Qalba mġebbda żżejjed hija magħmula billi tespandi l-karta biex toħloq eżagoni. Qlub overstretched għandhom qalba rettangolari. Qlub overstretched huma flessibbli perpendikolari għad-direzzjoni tal-medda, bl-użu ta 'kurvi sempliċi. Qalba f'forma ta 'qanpiena, jew qalba mgħawġa, għandha materjal tal-qalba mgħawġa li jagħmilha flessibbli fid-direzzjonijiet kollha. Il-qlub tal-qalba b'forma ta 'qanpiena jintużaw fid-direzzjoni ta' pannelli b'kurvi kumplessi.
Il-qlub tax-xehda huma disponibbli f'qisien differenti tal-qalba. Daqsijiet iżgħar jipprovdu saħħa aħjar għas-saħħa tal-pannell tas-sandwich. Il-qlub tax-xehda jiġu wkoll f'densitajiet differenti. Qlub tax-xehda ta 'densità ogħla huma aktar iebsa u aktar b'saħħithom minn qlub ta' densità aktar baxxa. Kif muri fil-Figura 20.
Figura 20: Qalba tax-xehda
2.2 Fowm
Il-qalba tal-fowm tintuża fil-kostruzzjoni residenzjali u inġenji tal-ajru ħfief biex tipprovdi appoġġ u forma għal ponot tal-ġwienaħ, kontrolli tat-titjir, sezzjonijiet tal-fuselage, ġwienaħ u kustilji tal-ġwienaħ. Il-qalba tal-fowm mhix użata b'mod komuni fl-ajruplani kummerċjali. Il-fowm huwa ġeneralment itqal u inqas robust mill-qlub tax-xehda. Fowms varji li jistgħu jintużaw bħala materjal tal-qalba jinkludu:
-Polystyrene (aktar komunement magħruf bħala fowm tal-polistirene)-Fawm tal-polistirene ta 'grad aerospazjali bi struttura ċentrali ċellulari ċellulari magħluqa sewwa mingħajr vojt bejn iċ-ċelloli; saħħa kompressiva għolja u reżistenza tajba għall-penetrazzjoni tal-ilma; jista 'jinqata' b'wajer sħun u jsir f'forom tal-ġwienaħ.
-Fenoliku - Reżistenza tajba għan-nar, jista 'jkollha densità baxxa ħafna, iżda l-proprjetajiet mekkaniċi tagħha huma relattivament baxxi.
-Polyurethane - Użat fil-produzzjoni ta 'fuselages, wingtips, u partijiet oħra mgħawġa għal ajruplani żgħar; relattivament irħas, reżistenti għall-fjammi, u kompatibbli mal-biċċa l-kbira tal-adeżivi; fowms tal-polyurethane ma jistgħux jinqatgħu b'wajer sħun; faċli għall-kontorn bi skieken kbar u tagħmir tax-xkatlar.
-Polypropylene - Użat biex jinħolqu forom bil-ġwienaħ; jista 'jinqata' b'wajer sħun; kompatibbli mal-biċċa l-kbira tal-adeżivi u reżini epossidiċi; mhux għall-użu ma 'reżini tal-poliester, solubbli fil-karburanti u solventi.
-Polyvinyl Chloride (PVC) (Divinycell, Klegecell, u Airex)-Huwa fowm ta 'densità medja għal għolja b'ċellula magħluqa b'saħħa ta' kompressjoni għolja, durabilità, u reżistenza għan-nar eċċellenti; jista 'jiġi ffurmat bil-vakwu f'forom komposti u ffurmat bl-użu ta' thermoforming; kompatibbli ma 'poliester, vinyl ester, u reżini epossidiċi.
-Poly(methacrylimide) (Rohacell) - fowm ta 'ċelluli magħluqa għal strutturi ta' sandwich ħfief; proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti, stabbli f'temperaturi għoljin, reżistenza tajba għas-solvent, reżistenza għall-kompressjoni tal-creep pendenti; aktar għaljin minn tipi oħra ta 'fowms, iżda bi proprjetajiet mekkaniċi superb.
III. Ħsara fil-manifattura u l-użu
3.1 Difetti fil-manifattura
Id-difetti tal-manifattura jinkludu:
-Delaminazzjoni (delaminazzjoni)
-Żoni ta 'defiċjenza ta' raża
-Żoni ta 'eċċess ta' raża
-Infafet, bżieżaq
-Tikmix
-Hollows
-Dekompożizzjoni termali
Il-ħsara fil-manifattura tinkludi anomaliji bħal porożità, mikro-qsim, u delamination ikkawżati minn differenzi fil-magni. Jinkludi wkoll kwistjonijiet bħal qatgħat mhux intenzjonati tat-tarf, skaffir tal-wiċċ u grif, toqob tal-qfil bil-ħsara, u ħsara mill-impatt. Eżempji ta 'difetti li jseħħu matul il-proċess tal-manifattura jinkludu uċuħ ta' twaħħil ikkontaminati jew inklużjonijiet, bħal inforri prepreg jew films tar-rilaxx, li jitħallew involontarjament bejn is-saffi matul il-proċess ta 'layup. Ħsara mhux intenzjonata (mhux proċessar) lill-partijiet jew komponenti tad-dettall tista 'sseħħ waqt l-assemblaġġ, it-trasport jew l-immaniġġjar.
Jekk tintuża wisq raża f'parti, tista 'tkun mgħobbija żżejjed, li mhux neċessarjament ħażina għal applikazzjonijiet mhux strutturali, iżda żżid il-piż. Jekk wisq raża tispiċċa matul il-proċess ta ' tqaddid, jew jekk mhux biżżejjed raża hija applikata matul il-proċess ta ' layup imxarrab, il-parti huwa qal li tkun raża starved. Żoni mċaħħda mir-reżina huma żvelati mill-wiċċ tal-fibra. Proporzjon ta 'fibra għal raża ta' 60:40 huwa meqjus ottimali.
Sorsi ta’ difetti fil-manifattura jinkludu:
-Tqaddid jew ipproċessar mhux xieraq
-Ipproċessar mhux xieraq
-Immaniġġjar mhux xieraq
-Tħaffir mhux xieraq
-Taqtir tal-għodda
-Kontaminazzjoni
-Tħin mhux xieraq
-Materjali mhux kwalifikati
-Għodod mhux xierqa
-Xaft tal-bore jew problemi ta 'dettalji
F'konfigurazzjonijiet strutturali ta 'komposti, il-ħsara tista' sseħħ f'diversi ħxuna. Dan ivarja minn ħsara lill-matriċi u l-fibri għal falliment ta 'elementi miksura u twaħħil magħqud jew imbarrat. Il-grad ta 'ħsara jikkontrolla l-ħajja tat-tagħbija ripetittiva u s-saħħa residwa u huwa kritiku għat-tolleranza għall-ħsara.
3.2 Ksur tal-fibra
Il-ksur tal-fibra jista 'jkun kritiku minħabba li l-istrutturi huma tipikament iddisinjati biex ikunu ddominati mill-fibra (jiġifieri, il-fibri jġorru l-biċċa l-kbira tat-tagħbija). Fortunatament, il-ksur tal-fibra ġeneralment ikun limitat għaż-żona qrib il-punt tal-impatt u huwa limitat mid-daqs u l-enerġija tal-oġġett tal-impatt. Ftit elementi biss relatati mas-servizz tal-unità preċedenti jistgħu jirriżultaw fi ħsara estensiva fil-fibra.
3.3 Matriċi substandard (ċellula mhux omoġenja)
Id-difetti tal-matriċi normalment iseħħu fl-interface matriċi-fibra jew fil-matriċi paralleli mal-fibri. Dawn id-difetti jiddegradaw xi ftit mill-proprjetajiet tal-materjal, iżda rarament ikollhom effett kritiku fuq l-istruttura sakemm id-degradazzjoni tal-matriċi ma tkunx mifruxa.
L-akkumulazzjoni ta 'xquq fil-matriċi tista' twassal għal degradazzjoni tal-proprjetajiet dominati mill-matriċi. Għal laminati ddisinjati biex jittrasmettu tagħbijiet b'fibri (iddominati mill-fibra), tiġi osservata wkoll degradazzjoni minuri tal-proprjetajiet meta l-matriċi tkun bil-ħsara serjament. Il-qsim jew il-mikrocracking tal-matriċi jistgħu jiddegradaw b'mod sinifikanti l-proprjetajiet dipendenti fuq ir-reżina jew l-interface tal-fibra-reżina, bħal shear interlaminari u saħħa tal-kompressjoni. Microcracking jista 'jkollu effett detrimentali ħafna fuq il-prestazzjoni ta' reżini ta 'temperatura għolja. Id-difetti tal-matriċi jistgħu jiżviluppaw f'delaminazzjonijiet, tip ta 'ħsara aktar severa.
3.4 Delaminazzjoni u De-sticking
Delaminazzjoni tifforma fl-interface bejn is-saffi f'pellikola. Id-delaminazzjonijiet jistgħu jiġu ffurmati minn xquq tal-matriċi jew impatti ta 'enerġija baxxa li jestendu mill-bażi sas-saff ta' bejn is-saffi. Il-bonds jistgħu wkoll jiġu ffurmati mill-proċess tal-manifattura tul il-linja tal-bonds bejn żewġ elementi u jibdew jiddelaminaw (delminate) f'laminati ġirien. Taħt ċerti kundizzjonijiet, delamination jew twaħħil jistgħu jikbru waqt it-tagħbija ripetuta u jistgħu jwasslu għal ħsara katastrofika meta l-pellikola tkun mgħobbija. Il-kritika tad-delaminazzjoni jew it-twaħħil tiddependi minn:
-Dimensjonijiet.
-Numru ta ' delaminations f'post partikolari.
-Lokazzjoni - fil-ħxuna tal-pellikola, fl-istruttura, ħdejn truf ħielsa, żoni ta 'konċentrazzjoni ta' stress, discontinuities ġeometriċi, eċċ.
-Tagħbijiet - L-imġieba tad-delaminazzjoni u t-twaħħil tiddependi fuq it-tip ta 'tagħbija. Għandhom ftit effett fuq ir-rispons ta 'pellikola tensili. Madankollu, taħt tagħbija kompressiva jew shear, is-sottosaffi ħdejn unitajiet delaminati jew imqaxxra jistgħu jgħaqqdu u jwasslu għal mekkaniżmi ta 'ridistribuzzjoni tat-tagħbija li jistgħu jwasslu għal ħsara strutturali.
3.5 Kombinazzjonijiet ta 'ħsara
Ġeneralment, avvenimenti ta 'impatt jistgħu jikkawżaw varjetà ta' ħsara. Impatti ta' enerġija għolja minn oġġetti kbar (eż., xfafar tat-turbini) jistgħu jirriżultaw fi frammentazzjoni tal-komponenti jew ħsara fit-twaħħil. Il-ħsara li tirriżulta tista 'tinkludi falliment sinifikanti tal-fibra, qsim tal-matriċi, delamination, ksur tal-qfieli, u komponenti mqaxxra. Il-ħsara minn impatti ta 'enerġija baxxa hija kkontrollata aktar faċilment, iżda tista' tinkludi wkoll taħlita ta 'ksur tal-fibra, qsim tal-matriċi, u delaminations multipli.
3.6 Difetti fit-toqba tal-qafliet
Toqob imtaqqbin b'mod mhux xieraq, qfieli installati ħażin, u qfieli nieqsa jistgħu jseħħu matul il-proċess tal-manifattura. Matul is-servizz, it-titwil tat-toqba tal-biċċa jista 'jseħħ minħabba ċikli ta' tagħbija ripetuti.
3.7 Difetti fis-servizz
Id-difetti fis-servizz jinkludu:
- Ħsara ambjentali
- Ħsara mill-impatt
- Għeja
- Xquq ikkawżati minn tagħbija żejda lokalizzata
- Debonding (inkullar)
- Delaminazzjoni
- Qtugħ tal-fibra
- Korrużjoni
Il-biċċa l-kbira tal-istrutturi tal-qalba tax-xehda, bħal spoilers tal-ġwienaħ, fairings, kontrolli tat-titjir u bibien tal-inżul, għandhom pannelli tal-wiċċ irqaq ħafna. Jesperjenzaw problemi ta 'durabilità, jistgħu jiġu kategorizzati b'mod wiesa' fi tliet gruppi: reżistenza għall-impatt baxx, dħul ta 'likwidu, u erożjoni (korrużjoni). Dawn l-istrutturi għandhom ebusija u saħħa adegwati, iżda huma inqas reżistenti għal ambjenti ta 'servizz fejn il-partijiet jitkaxkru fuqhom, l-għodod jitwaqqgħu, u l-persunal tas-servizz normalment ma jirrealizzax il-vulnerabbiltà ta' komponenti sandwich b'qoxra rqiqa. Il-ħsara lil dawn il-komponenti, bħalma huma t-tgħaffiġ tal-qalba, il-ħsara ta 'l-impatt, u l-ħatt, normalment tinstab faċilment permezz ta' spezzjoni viżwali minħabba l-uċuħ irqaq tagħhom. Madankollu, xi drabi jiġu injorati jew bil-ħsara mill-persunal tas-servizz li ma jridx idewmu t-tluq tal-inġenji tal-ajru jew jiġbdu l-attenzjoni għal inċidenti li jistgħu jaffettwaw ir-rekord tal-prestazzjoni tagħhom. Bħala riżultat, il-ħsara kultant titħalla mhux ikkontrollata, ħafna drabi twassal għal żieda fil-ħsara minħabba likwidu li jidħol fil-qalba. Dettalji tad-disinn li ma jdumux (eż., truf tal-qalba tax-xehda maqtugħin ħażin) jistgħu wkoll iwasslu għad-dħul ta 'likwidu.
Ir-restawr minħabba fluwidi li jidħlu fil-parti jista 'jvarja minn fluwidu għal fluwidu, l-aktar komunement ilma jew fluwidu idrawliku. L-ilma għandu t-tendenza li jikkawża ħsara addizzjonali f'partijiet imsewwija sakemm l-umdità kollha ma titneħħax mill-parti. Il-biċċa l-kbira tas-sistemi ta 'materjal ta' restawr jikkuraw f'temperaturi 'l fuq mill-punt tat-togħlija ta' l-ilma, li jista 'jwassal għal debonding fl-interface tal-qalba tal-ġilda, li jirriżulta f'ġbir ta' ilma kullimkien. Għal din ir-raġuni, it-tnixxif taċ-ċiklu tal-qalba normalment isir qabel kwalunkwe restawr. Xi operaturi jieħdu l-pass żejjed li jnixxfu partijiet bil-ħsara iżda mhux imsewwija f'tank ta 'pressjoni għolja biex jipprevjenu kwalunkwe ħsara addizzjonali milli sseħħ waqt it-tiswija. Il-fluwidu idrawliku huwa kwistjoni differenti. Ladarba l-qalba tal-pannell tas-sandwich tkun saturata, huwa kważi impossibbli li jitneħħa kompletament il-fluwidu idrawliku. Anke waqt il-proċess tat-tqaddid, is-sezzjoni se tkompli tnixxi fluwidu sakemm il-kontaminazzjoni li tnixxi titneħħa kompletament. It-tneħħija tal-qalba tax-xehda kontaminata u l-adeżiv hija rakkomandata ħafna bħala parti mir-restawr. Kif muri fil-Figura 21
Figura 21: Ħsara lill-istruttura tas-sandwich tax-xehda tar-radome
Il-komposti huma magħrufa li għandhom kapaċità erożiva aktar baxxa mill-aluminju, għalhekk ħafna drabi jiġu evitati għall-applikazzjoni fuq l-uċuħ tat-tarf. Madankollu, komposti ntużaw f'ġeometriji kumplessi ħafna, iżda ġeneralment flimkien ma 'applikazzjonijiet ta' kisi tal-korrużjoni. Xi kisjiet tal-korrużjoni mhumiex ideali għal reżistenza għall-brix jew manutenzjoni. Problema oħra, mhux ovvja daqs l-ewwel, hija l-erożjoni tat-truf tal-bibien jew tal-pannelli jekk ikunu esposti għall-kurrenti tal-arja. Din l-erożjoni tista 'tkun dovuta għal disinn jew installazzjoni (installazzjoni mhux xierqa). Min-naħa l-oħra, strutturi tal-metall f'kuntatt ma 'jew fil-viċinanza ta' dawn il-komponenti komposti jistgħu juru ħsara mill-korrużjoni minħabba għażla mhux xierqa ta 'ligi tal-aluminju, ħsara tas-siġillanti korrużivi lill-komponenti tal-metall waqt l-assemblaġġ jew splicing, siġillant insuffiċjenti, jew nuqqas ta' barriera tal-fibreglass fl-interface ta 'travi, kustilji, u fittings. Kif muri fil-Figura 22
Figura 22: Ħsara mill-korrużjoni fit-tarf tal-ġwienaħ (il-ponta)
3.8 Korrużjoni
Il-biċċa l-kbira tal-partijiet tal-fibreglass u kevlar® għandhom malji tal-aluminju eċċellenti għall-protezzjoni mis-sajjetti. Din il-malja tal-aluminju spiss tissaddad madwar toqob tal-bolt jew tal-kamin. Il-korrużjoni taffettwa t-twaħħil elettriku tal-pannell u teħtieġ it-tneħħija tal-malji tal-aluminju u l-installazzjoni ta 'malji ġodda biex tirrestawra t-twaħħil elettriku tal-pannell. Kif muri fil-Figura 23
Figura 23: Korrużjoni tal-Grid tal-Protezzjoni tas-Sajjetti tal-Aluminju
Ir-raġġi UV jaffettwaw is-saħħa tal-komposti. L-istrutturi komposti jeħtieġ li jiġu protetti mill-effetti tad-dawl UV b'kisja ta 'fuq. Primers u kisi UV speċjalizzati ġew żviluppati biex jipproteġu l-komposti.