Kompozit malzemeler, uçak endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve mühendislerin, malzemeleri bireysel olarak kullanırken önündeki engelleri aşmalarına izin vermiştir. Oluşturan malzemeler kimliklerini kompozitler içinde tutarlar ve aksi halde birbirleriyle tamamen birleşmezler. Birlikte, malzemeler, yapısal özelliklere sahip olan bir “melez” malzeme oluşturur. Uçaklarda kullanılan yaygın kompozit malzemeler arasında cam elyafı, karbon elyaf ve elyaf takviyeli matris sistemleri veya bunların herhangi birinin bir kombinasyonu bulunur. Tüm bu malzemeler arasında, cam elyafı en yaygın kompozit malzemedir ve ilk olarak 1950’lerde teknelerde ve otomobillerde yaygın olarak kullanılmıştır.
Kompozit Malzeme Havacılığa Giriyor
Federal Havacılık Ajansı’na göre, kompozit malzeme, II. Dünya Savaşı’ndan beri var. Yıllar geçtikçe, bu eşsiz malzeme harmanı daha popüler hale geldi ve bugün birçok farklı uçak türünde ve planörlerde bulunabilir. Uçak yapıları genel olarak yüzde 50 ile 70 oranında kompozit malzemeden yapılmıştır.
Fiberglas ilk olarak 1950’lerde yolcu jetinde Boeing tarafından havacılıkta kullanılmıştır. Boeing, yeni 787 Dreamliner’ı 2012 yılında piyasaya sürdüğünde, uçağın yüzde 50 kompozit malzeme olduğu övündü. Bugün sıraya giren yeni uçaklar neredeyse hepsi tasarımlarına bir çeşit kompozit malzeme ekliyor.
Her ne kadar kompozitler havacılık endüstrisinde sayısız avantajları nedeniyle büyük sıklıkta kullanılmaya devam etseler de, bazıları bu malzemelerin havacılık için güvenlik riski oluşturduğunu söylüyor. Aşağıda kompozit malzemelerin avantajları ve dezavantajlarına gelin hep birlikte göz atalım.
Avantajları
Hafif Ağırlık: Kompozitler çoğu metalle karşılaştırıldığında hafif ağırlıktadır. Hafiflikleri, daha az ağırlığın daha iyi yakıt verimliliği (galon için daha fazla mil) anlamına geldiğinden uçaklarda büyük öneme sahiptir.
Ağırlıkla İlgili Mukavemet: Güç / ağırlık oranı, bir malzemenin ağırlığı ile ilgili olarak gücüdür. Bazı malzemeler çelik gibi çok güçlü ve ağırdır. Kompozit malzemeler hem güçlü hem de hafif olacak şekilde tasarlanabilir. Bu özellik, kompozitlerin mümkün olan en düşük ağırlıkta çok yüksek mukavemetli bir malzemeye ihtiyaç duyan uçaklar oluşturmak için kullanılmasının nedenidir.
Korozyon Direnci: Kompozitler hava koşullarından ve diğer malzemelerden yiyebilecek sert kimyasalların zarar görmesine karşı dayanıklıdır. Açık havada, şiddetli hava koşullarına ve sıcaklıktaki geniş değişikliklere dayanırlar.
Tasarım Esnekliği: Kompozitler diğer birçok malzemeden daha karmaşık şekillerde kalıplanabilir. Bu, tasarımcılara hemen hemen her şekil veya form oluşturma özgürlüğünü verir.
Parça Konsolidasyonu (yapıları benzer durumda olan nesnelerin birleştirilmesi): Kompozit malzemelerden yapılmış tek bir parça metal parçaların tamamının yerini alabilir. Bir makinedeki veya yapıdaki parça sayısının azaltılması zaman kazandırır ve ürünün ömrü boyunca gereken bakımı azaltır.
Boyutsal Stabilite: Kompozitler, sıcak veya soğuk, ıslak veya kuru olduklarında şekillerini ve boyutlarını korurlar. Örneğin uçak kanatlarında kullanılırlar, böylece uçağın yükseklik kazanması ya da kaybetmesiyle kanat şekli ve büyüklüğü değişmez.
Radar Şeffaf: Radar sinyalleri, kompozitlerin içinden geçer; bu, kompozitleri, ister yerde ister havada olsun, radar ekipmanının çalıştığı her yerde kullanım için ideal malzemeleri yapan ideal bir özellik haline getirir. Birleşik Hava Kuvvetleri’nin B-2 gizli bombardıman uçağı gibi gizli uçaklarda, radarın neredeyse görünmez olduğu kompozitler rol oynar.
Dayanıklı: Kompozitlerden yapılan yapılar uzun ömürlüdür ve az bakım gerektirir. Kompozit ömrünün ne kadar sürdüğünü bilmiyoruz, çünkü birçok orijinal kompozitin ömrünün sonuna gelmedik.Birçok kompozit yarım yüzyıldır hizmettedir.
Dezavantajları
Delaminasyon(kompoziti oluşturan tabakaların birbirinden ayrılması): Kompozitler genellikle farklı kat katmanlarından bir laminat yapıya kurulduğundan, daha zayıf oldukları katmanlar arasında “katmanları azaltabilir”.
Yüksek Maliyet: Nispeten yeni bir materyaldir ve bu nedenle yüksek bir maliyeti vardır.
Karmaşık Üretim: Üretimi genellikle emeği yoğun ve karmaşık bir süreçtir, bu da maliyeti arttırır.
Hasar muayenesi: Kompozitlerde delaminasyon ve çatlaklar çoğunlukla içseldir ve bu nedenle tespit için karmaşık denetim teknikleri gerektirir.
Kompozite metal eklenmesi: Metaller , kompozitlere kıyasla sıcaklıktaki değişimler üzerinde daha fazla genişler ve büzüşür. Bu durumda dengesizliğe ve arızaya neden olabilir.
Birkaç dezavantajı engelleyen kompozit malzemeler, uçak için neredeyse mükemmel bir malzemedir ve yapısal gereksinimlerin çoğunu yerine getirir. Kompozit malzeme hasar kontrolünde daha fazla araştırma yapılmasıyla mevcut problemler de kontrol edilebilir.
Kaynaklar
https://www.thebalancecareers.com/composite-materials-aircraft-structure-282777
https://www.boeing.com/commercial/787/
https://www.metalurjik.net/tag/kompozit-malzemelerin-avantajlari
http://erdinckesik.blogspot.com/2015/04/kompozitlerin-avantaj-ve-dezavantajlar.html
Yorumlar