nyheder

Så tidligt som i 1950'erne,glasfiberforstærkede kompositterblev brugt i ikke-bærende komponenter i helikopterstel, såsom kåber og inspektionsluger, selvom deres anvendelse var ret begrænset.

Det banebrydende fremskridt inden for kompositmaterialer til helikoptere fandt sted i 1960'erne med den succesfulde udvikling af glasfiberforstærkede kompositrotorblade. Dette demonstrerede de enestående fordele ved kompositmaterialer - overlegen udmattelsesstyrke, lastoverførsel i flere baner, langsomme revneudbredelsesegenskaber og enkelheden ved kompressionsstøbning - som blev fuldt ud realiseret i rotorbladapplikationer. De iboende svagheder ved fiberforstærkede kompositmaterialer - lav interlaminær forskydningsstyrke og følsomhed over for miljøfaktorer - påvirkede ikke rotorbladdesign eller -anvendelse negativt.

Mens metalvinger typisk har en levetid på højst 2000 timer, kan kompositvinger opnå levetider på over 6000 timer, potentielt ubestemt, og muliggøre tilstandsbaseret vedligeholdelse. Dette forbedrer ikke kun helikoptersikkerheden, men reducerer også vingernes fulde livscyklusomkostninger betydeligt, hvilket giver betydelige økonomiske fordele. Den enkle og brugervenlige kompressionsstøbnings- og hærdningsproces til kompositmaterialer kombineret med muligheden for at skræddersy styrke, stivhed (inklusive dæmpningsegenskaber) muliggør mere effektive aerodynamiske profilforbedringer og optimeringer i rotorbladdesign samt optimering af rotorens strukturelle dynamik. Siden 1970'erne har forskning i nye vingeprofiler resulteret i en række højtydende helikopterbladprofiler. Disse nye vingeprofiler har en overgang fra symmetriske til fuldt buede, asymmetriske designs, hvilket opnår betydeligt øgede maksimale løftekoefficienter og kritiske Mach-tal, reducerede luftmodstandskoefficienter og minimale ændringer i momentkoefficienter. Forbedringer i rotorbladspidsformer - fra rektangulære til fejede, koniske spidser; parabolsk fejede nedadbuede spidser; til avancerede tyndt fejede BERP-spidser — har væsentligt forbedret aerodynamisk belastningsfordeling, hvirvelinterferens, vibrationer og støjegenskaber, hvorved rotorens effektivitet øges.

Derudover implementerede designere tværfaglig integreret optimering af rotorbladenes aerodynamik og strukturelle dynamik, hvor de kombinerede optimering af kompositmaterialer med optimering af rotordesign for at opnå forbedret bladydelse og reduktion af vibrationer/støj. Som følge heraf anvendte næsten alle nyudviklede helikoptere i slutningen af ​​1970'erne kompositblade, mens eftermontering af ældre modeller med metalblade til kompositblade gav bemærkelsesværdigt effektive resultater.

De primære overvejelser ved anvendelse af kompositmaterialer i helikopterstelstrukturer inkluderer: de komplekse buede overflader på helikopterens ydre, kombineret med den relativt lave strukturelle belastning, hvilket gør dem egnede til kompositfremstilling for at forbedre tolerancen over for strukturel skade og sikre sikker og pålidelig drift; kravet om vægtreduktion i stelstrukturer til både nytte- og angrebshelikoptere; og krav til styrtabsorberende strukturer og stealth-design. For at imødekomme disse behov etablerede US Army Aviation Applied Technology Research Institute Advanced Composite Airframe Program (ACAP) i 1979. Fra 1980'erne, hvor helikoptere som Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 og European MBB BK-117 med flystel udelukkende i kompositmaterialer begyndte testflyvninger, til Bell Helicopters succesfulde integration af V-280's kompositvinger og -skrog i 2016, har udviklingen af ​​flystelhelikoptere udelukkende i kompositmaterialer gjort betydelige fremskridt. Sammenlignet med referencefly af aluminiumslegering giver kompositflystel betydelige fordele i forhold til flystelvægt, produktionsomkostninger, pålidelighed og vedligeholdelsesevne og opfylder ACAP-programmets mål som beskrevet i tabel 1-3. Eksperter hævder derfor, at udskiftning af aluminiumsflystel med kompositstrukturer har en betydning, der kan sammenlignes med overgangen fra flystel af træstof til metalstrukturer i 1940'erne.

Omfanget af brugen af ​​kompositmaterialer i flystelstrukturer er naturligvis tæt knyttet til helikopterdesignspecifikationer (præstationsmålinger). I øjeblikket tegner kompositmaterialer sig for 30 % til 50 % af flystelstrukturens vægt i mellemtunge angrebshelikoptere, mens militære/civile transporthelikoptere bruger højere procentdele og når 70 % til 80 %. Kompositmaterialer anvendes primært i flykroppens komponenter såsom halebom, vertikal stabilisator og horisontal stabilisator. Dette tjener to formål: vægtreduktion og lethed ved dannelse af komplekse overflader som kanaliserede vertikale stabilisatorer. Kollisionsabsorberende strukturer bruger også kompositter for at opnå vægtbesparelser. For lette og små helikoptere med enklere strukturer, lavere belastninger og tynde vægge er brugen af ​​kompositter dog ikke nødvendigvis omkostningseffektiv.