در مورد كاربرد مواد پلیمری (و مهندسی این مواد) در صنعت هوا فضا ابتدا باید به كاربرد و استفاده آنها در مواد كامپوزیت (تركیب حداقل دو ماده متفاوت در مقیاس ماكروسكوپی) اشاره كرد. در چند دهه گذشته مواد كامپوزیت پلیمری باعث استفاده روزافزون این مواد شده است مواد كامپوزیت با بستر پلیمری از سال 1960 میلادی مورد استفاده قرار گرفته است. از این زمان مواد كامپوزیت به عنوان مواد مهندسی مناسب برای كاربردهای مختلف شامل قطعات اتومبیل، ورزشی، هوا فضایی، قطعات مصرفی در صنایع نفت و گاز و صنایع دریایی طراحی و ساخته شده اند. پیدایش و توسعه مواد كامپوزیت بزرگترین انقلاب صنعتی از زمان اختراع موتورهای جت و استفاده در سازه های هوایی بوده است. این ادعای بزرگ با مقایسه تاثیر موتورهای جت روی عملكرد هواپیماهای جنگی بیشتر جلوه گر می شود.
دو مزیت مواد كامپوزیت در میان مزیت های آن بسیار برجسته است كه عبارت است از بهبود مقاومت و سختی. این دو مشخصه در مقایسه با مواد دیگر كه به عنوان مقاومت ویژه [(دانسیته /مقاومت)S/P ] و سختی ویژه[(دانسیته/سختی) E/P ] مورد بحث قرار می گیرند بسیار حائز اهمیت می باشند. برای مثال مواد كامپوزیت می توانند با مقاومت و سختی برابر با فولادهای مقاومت بالا با وزن تا 70% سبك تر از فولاد ساخته شوند.
نوع دیگر مواد كامپوزیت پیشرفته بیشتر از سه برابر آلومنیوم مواد اصلی هواپیما قویتر بوده ضمن آنكه 60% وزن آن را دارا می باشد. این مزیت ها باعث تحول در طراحی هواپیماها و فضاپیماها و هم چنین دیگر صنایع شده است. این سوال بسیار حائز اهمیت است كه كم كردن وزن در سازه ها چه سودی دارد؟ این موضوع در هر سازه ای قابل طرح است و در سازه هوایی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در هواپیما كاهش وزن به معنی توانایی حمل سوخت بیشتر است كه یعنی مسافت و زمان پرواز بیشتر و در سفینه ها و وسایل فضایی به معنای هزینه پرتاب كمتر است.
توسعه كاربرد مواد كامپوزیت تقریباً برای تمامی كارخانه های هوافضایی به عنوان یكی از اصلی ترین برنامه های تحقیقاتی و كاربردی درآمده است. بعنوان مثال در هواپیمای بوئینگ 787 – 20 درصد آلومینیوم، 15 درصد تیتانیوم، 10 درصد فولاد، 50 درصد كامپوزیت و 10 درصد از دیگر مواد استفاده شده است.
ابتدا كاربرد مواد كامپوزیت در قسمت دماغه هواپیما بود تا اختلال رادار را كم كند. كم كم به سازه و سیستم های هواپیما راه یافت (مثلاً لوله های تهویه) . امروزه ما مصارف آنها را در پوسته سطوح كنترل سازه های اصلی دم می بینیم و حتی در سیستم ارابه فرود در ترمز و ارابه های اصلی هم مشاهده می شوند . یكی از مهمترین رقابت های تجاری در سالهای اخیر بین هواپیمای بوینگ 787 و ایرباس 350 بود كه به دلایل زیادی از جمله مصرف زیاد كامپوزیت بوینگ 787 توانست در رقابت پیروز شود كه نشان دهنده اهمیت كاربرد كامپوزیتها در این رشته است.
اما كامپوزیت در هلیكوپترها نیز كاربرد بسیار داشته و دارد از جمله در شیشه ها، ورودی موتور، دماغه، درها و مهمتر در ملخ آن كه در كشور ما هم تولید می شود، استفاده میشود از دیگر مصارف اصلی و به صرفه استفاده كامپوزیتها بهپادها هستند كه امروزه در حجم وسیعی از كامپوزیت استفاده می كنند هم در داخل و هم در خارج كشور .
اجزای تشكیل دهنده مواد كامپوزیت ( در این بحث الیاف با بستر پلیمری ) معمولاً به سه قسمت الیاف، رزین و ماده ای كم وزن به عنوان پر كننده تقسیم می شوند . در این مواد الیاف جهت تحمل بار و سخت كننده ماده بوده و ماتریس یا رزین بستری برای عملكرد یكنواخت الیاف می باشد.
در معرفی الیاف به اقتضای بحث، الیاف پلیمری را مد نظر داریم . الیاف پلیمری جهت دستیابی به الیافی با مقاومت و سختی بالا پایه گذاری شده است و به الیاف آرامید نیز معروف می باشند. معروفترین الیاف پلیمری الیاف پلیمری كولار می باشند كه در سال 1968 از روش های مصنوعی بدست آمد. دو نوع معروف این الیاف، كولار 29 و كولار 49 می باشند كه در مواد كامپوزیت مهندسی كاربرد داشته و در تسمه ها و طناب های كشتی استفاده می گردد.
دانسیته الیاف كولار پایین تر از شیشه و كربن بوده و از اینرو كارایی – S/P و E/P بهتری دارد .
ماتریس ها : معمولاً چسب یا رزین (مواد پلیمری) نقش ماتریس را در اغلب سازه های كامپوزیت به عهده دارند . این مواد پلیمری حدود 30 تا 50 درصد حجم مواد كامپوزیت را به خود اختصاص داده اند و از این رو اهمیت این پلیمرها كه به دو دسته ترموست ها و ترموپلاستیك ها تقسیم می شوند كاملاً بدیهی می باشد.
منبع: نشریه P.E.T /مكانیك سازه های مركب دكتر سید محسن محسنی شكیب
انتشارات دانشگاه امام حسین (ع) 1385
دو مزیت مواد كامپوزیت در میان مزیت های آن بسیار برجسته است كه عبارت است از بهبود مقاومت و سختی. این دو مشخصه در مقایسه با مواد دیگر كه به عنوان مقاومت ویژه [(دانسیته /مقاومت)S/P ] و سختی ویژه[(دانسیته/سختی) E/P ] مورد بحث قرار می گیرند بسیار حائز اهمیت می باشند. برای مثال مواد كامپوزیت می توانند با مقاومت و سختی برابر با فولادهای مقاومت بالا با وزن تا 70% سبك تر از فولاد ساخته شوند.
نوع دیگر مواد كامپوزیت پیشرفته بیشتر از سه برابر آلومنیوم مواد اصلی هواپیما قویتر بوده ضمن آنكه 60% وزن آن را دارا می باشد. این مزیت ها باعث تحول در طراحی هواپیماها و فضاپیماها و هم چنین دیگر صنایع شده است. این سوال بسیار حائز اهمیت است كه كم كردن وزن در سازه ها چه سودی دارد؟ این موضوع در هر سازه ای قابل طرح است و در سازه هوایی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در هواپیما كاهش وزن به معنی توانایی حمل سوخت بیشتر است كه یعنی مسافت و زمان پرواز بیشتر و در سفینه ها و وسایل فضایی به معنای هزینه پرتاب كمتر است.
توسعه كاربرد مواد كامپوزیت تقریباً برای تمامی كارخانه های هوافضایی به عنوان یكی از اصلی ترین برنامه های تحقیقاتی و كاربردی درآمده است. بعنوان مثال در هواپیمای بوئینگ 787 – 20 درصد آلومینیوم، 15 درصد تیتانیوم، 10 درصد فولاد، 50 درصد كامپوزیت و 10 درصد از دیگر مواد استفاده شده است.
ابتدا كاربرد مواد كامپوزیت در قسمت دماغه هواپیما بود تا اختلال رادار را كم كند. كم كم به سازه و سیستم های هواپیما راه یافت (مثلاً لوله های تهویه) . امروزه ما مصارف آنها را در پوسته سطوح كنترل سازه های اصلی دم می بینیم و حتی در سیستم ارابه فرود در ترمز و ارابه های اصلی هم مشاهده می شوند . یكی از مهمترین رقابت های تجاری در سالهای اخیر بین هواپیمای بوینگ 787 و ایرباس 350 بود كه به دلایل زیادی از جمله مصرف زیاد كامپوزیت بوینگ 787 توانست در رقابت پیروز شود كه نشان دهنده اهمیت كاربرد كامپوزیتها در این رشته است.
اما كامپوزیت در هلیكوپترها نیز كاربرد بسیار داشته و دارد از جمله در شیشه ها، ورودی موتور، دماغه، درها و مهمتر در ملخ آن كه در كشور ما هم تولید می شود، استفاده میشود از دیگر مصارف اصلی و به صرفه استفاده كامپوزیتها بهپادها هستند كه امروزه در حجم وسیعی از كامپوزیت استفاده می كنند هم در داخل و هم در خارج كشور .
اجزای تشكیل دهنده مواد كامپوزیت ( در این بحث الیاف با بستر پلیمری ) معمولاً به سه قسمت الیاف، رزین و ماده ای كم وزن به عنوان پر كننده تقسیم می شوند . در این مواد الیاف جهت تحمل بار و سخت كننده ماده بوده و ماتریس یا رزین بستری برای عملكرد یكنواخت الیاف می باشد.
در معرفی الیاف به اقتضای بحث، الیاف پلیمری را مد نظر داریم . الیاف پلیمری جهت دستیابی به الیافی با مقاومت و سختی بالا پایه گذاری شده است و به الیاف آرامید نیز معروف می باشند. معروفترین الیاف پلیمری الیاف پلیمری كولار می باشند كه در سال 1968 از روش های مصنوعی بدست آمد. دو نوع معروف این الیاف، كولار 29 و كولار 49 می باشند كه در مواد كامپوزیت مهندسی كاربرد داشته و در تسمه ها و طناب های كشتی استفاده می گردد.
دانسیته الیاف كولار پایین تر از شیشه و كربن بوده و از اینرو كارایی – S/P و E/P بهتری دارد .
ماتریس ها : معمولاً چسب یا رزین (مواد پلیمری) نقش ماتریس را در اغلب سازه های كامپوزیت به عهده دارند . این مواد پلیمری حدود 30 تا 50 درصد حجم مواد كامپوزیت را به خود اختصاص داده اند و از این رو اهمیت این پلیمرها كه به دو دسته ترموست ها و ترموپلاستیك ها تقسیم می شوند كاملاً بدیهی می باشد.
منبع: نشریه P.E.T /مكانیك سازه های مركب دكتر سید محسن محسنی شكیب
انتشارات دانشگاه امام حسین (ع) 1385
