مواد پیشرفته برای صنعت هوایی
صنعت هوایی یکی از پیشرفته‌ترین و حساس‌ترین صنایع جهان است که کوچک‌ترین خطا یا کاستی در طراحی و تولید اجزای آن می‌تواند پیامدهای
بسیار سنگینی داشته باشد. هواپیماها و تجهیزات پروازی باید در شرایط بسیار دشوار از نظر فشار، دما، نیروهای آیرودینامیکی و ارتعاشات عملکرد
بی‌نقصی داشته باشند. در این میان، «مواد پیشرفته» یا همان Advanced Materials نقش محوری در تحقق اهداف ایمنی،سبکی و بهبود بهره‌وری
ایفا می‌کنند.
چرا مواد پیشرفته برای صنعت هوایی حیاتی هستند؟
مواد به‌کاررفته در هواپیماها باید مجموعه‌ای از خواص ممتاز را همزمان داشته باشند:
وزن کم: کاهش وزن هواپیما مستقیماً به کاهش مصرف سوخت، افزایش برد پروازی و کاهش هزینه‌های عملیاتی منجر میشود.
استحکام و سختی بالا: ساختار هواپیما باید قادر به تحمل بارهای سنگین و متناوب باشد.
مقاومت به خستگی و خوردگی: قطعات باید در برابر سیکل‌های پروازی متوالی وهمچنین شرایط جوی نامساعد(رطوبت، یخ‌زدگی،UV)پایدار بمانند.
عملکرد در دماهای بسیار پایین یا بسیار بالا: ارتفاع پرواز تا ۱۲ کیلومتر می‌رسد که در آن دما به منفی ۵۰ درجه سانتی‌گراد کاهش مییابد، درحالی
که دمای سطح موتور میتواندصدها درجه باشد.مواد معمول فولادی یا آلومینیومی به تنهایی پاسخگوی این طیف وسیع از الزامات نیستند. به همین
دلیل مهندسان به سمت توسعه و استفاده از مواد پیشرفته حرکت کرده‌اند.
مهم‌ترین مواد پیشرفته در هوافضا
آلیاژهای تیتانیوم:
تیتانیوم به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی و دمای بالا، به‌ویژه در قطعات موتور و اتصالات باربر هواپیما کاربرد
گسترده‌ای دارد. این آلیاژها در مقایسه با فولادها تقریباً ۴۵٪ سبک‌تر هستند.
کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده (FRP):
امروزه بیش از ۵۰٪ سازه‌های بدنه و بال در هواپیماهای مدرن مانند بوئینگ ۷۸۷ از کامپوزیت‌های کربنی ساخته میشود. این مواد به دلیل وزن بسیار
کم، قابلیت طراحی انعطاف‌پذیر و مقاومت بالا در برابر خستگی و خوردگی، تحولی در طراحی هواپیما ایجاد کرده‌اند.
سوپرآلیاژهای پایه نیکل:
قطعات داغ موتورهای توربینی، مانند پره‌های کمپرسور و توربین،از سوپرآلیاژهایی ساخته میشوند که حتی در دماهای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد،
استحکام خود را حفظ می‌کنند.
آلومینیوم-لیتیوم:
آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم درمقایسه با آلومینیوم‌های سنتی سبک‌تر و سخت‌تر هستند و برای پوسته‌ها و قطعات ساختاری انتخاب بسیار مناسبی‌اند.
سرامیک‌های پیشرفته و کامپوزیت‌های ماتریس سرامیکی (CMC):
در بخش‌هایی از موتور که نیاز به مقاومت حرارتی فوق‌العاده است،از سرامیک‌های خاص و CMC ها بهره گرفته میشود.این مواد ضمن تحمل دمای بالا،
به‌طور قابل توجهی سبک‌تر از فلزات هستند.
مزایای اقتصادی و محیط‌زیستی
استفاده از مواد پیشرفته منحصراً به جنبه فنی محدود نمی‌شود . سبکی این مواد باعث کاهش مصرف سوخت میشود که مستقیماً به صرفه‌جویی
اقتصادی برای ایرلاین ها و در مقیاس کلان به کاهش گاز های گلخانه‌ای منجر می‌گردد . این نکته در دنیای امروز که قوانین سختگیرانه‌ای برای کاهش
آلایندگی اعمال میشود، اهمیت دوچندان پیدا کرده است.
چالش‌ها و مسیر توسعه
گرچه مواد پیشرفته مزایای فراوانی دارند، اما در مسیر گسترش استفاده از آن‌ها چالش‌هایی هم وجود دارد . قیمت بالاتر ، پیچیدگی‌های فرآیند تولید،
دشواری‌های بازرسی و تعمیر، و همچنین نیاز به استانداردهای جدید از جمله این موارد هستند.به همین دلیل شرکت‌های هواپیماسازی،تولیدکنندگان
مواد و مراکز تحقیقاتی در سطح جهان به‌طور مداوم در حال توسعه نسل‌های جدیدی از این مواد با فرآیندهای تولید ساده‌تر و هزینه پایین‌تر هستند.
آینده صنعت هوایی و مواد پیشرفته
پیش‌بینی میشود که در دهه آینده سهم کامپوزیت و آلیاژهای سبک درهواپیماهای مسافربری به مراتب بیشتر شود . همچنین تحقیقات روی متامواد
(مواد مهندسی‌شده با خواص خارق‌العاده)، آلیاژهای حافظه‌دار و نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند تحولی اساسی در طراحی هواپیماهای آینده ایجاد کند.
جمع‌بندی
صنعت هوایی هر روز درحال پیشرفت است و بدون استفاده از مواد پیشرفته،این صنعت نمیتواند پاسخگوی الزامات ایمنی،سبکی،کارایی و رقابت‌پذیری
باشد. از بدنه و بال گرفته تا اجزای داغ موتور، مواد پیشرفته ستون فقرات ایمنی و عملکرد اقتصادی هواپیماها هستند. سرمایه‌گذاری در توسعه و بومی
سازی این مواد، گامی استراتژیک در جهت ارتقای فناوری، کاهش وابستگی و افزایش سهم در بازارهای بین‌المللی هوانوردی.
برای مشاوره و خرید با ما در ارتباط باشید.