nyheter

Så tidlig som på 1950-tallet,glassfiberforsterkede kompositterble brukt i ikke-bærende komponenter i helikopterflyskrog, som kåper og inspeksjonsluker, selv om bruken av dem var ganske begrenset.

Det gjennombruddsmessige fremskrittet innen komposittmaterialer for helikoptre skjedde på 1960-tallet med den vellykkede utviklingen av glassfiberforsterkede komposittrotorblader. Dette demonstrerte de enestående fordelene med kompositter – overlegen utmattingsstyrke, lastoverføring i flere baner, langsom sprekkforplantning og enkelheten ved kompresjonsstøping – som ble fullt ut realisert i rotorbladapplikasjoner. De iboende svakhetene ved fiberforsterkede kompositter – lav interlaminær skjærstyrke og følsomhet for miljøfaktorer – påvirket ikke rotorbladdesign eller -applikasjon negativt.

Mens metallblader vanligvis har en levetid på ikke over 2000 timer, kan komposittblader oppnå levetider på over 6000 timer, potensielt ubestemt, og muliggjøre tilstandsbasert vedlikehold. Dette forbedrer ikke bare helikoptersikkerheten, men reduserer også bladenes livssykluskostnader betydelig, noe som gir betydelige økonomiske fordeler. Den enkle og brukervennlige kompresjonsstøpings- og herdeprosessen for kompositter, kombinert med muligheten til å skreddersy styrke, stivhet (inkludert dempingsegenskaper), muliggjør mer effektive aerodynamiske profilforbedringer og optimaliseringer i rotorbladdesign, samt optimalisering av rotorens strukturelle dynamikk. Siden 1970-tallet har forskning på nye vingeprofiler gitt en rekke høypresterende helikopterbladprofiler. Disse nye vingeprofilene har en overgang fra symmetriske til fullt buede, asymmetriske design, og oppnår betydelig økte maksimale løftekoeffisienter og kritiske Mach-tall, reduserte luftmotstandskoeffisienter og minimale endringer i momentkoeffisienter. Forbedringer i rotorbladspissformer – fra rektangulære til feide, koniske spisser; parabolske feide nedoverbuede spisser; til avanserte tynne, sveipede BERP-spisser – har betydelig forbedret aerodynamisk lastfordeling, virvelinterferens, vibrasjon og støyegenskaper, og dermed økt rotorens effektivitet.

Dessuten implementerte designere tverrfaglig integrert optimalisering av rotorbladenes aerodynamikk og strukturelle dynamikk, og kombinerte optimalisering av komposittmaterialer med optimalisering av rotordesign for å oppnå forbedret bladytelse og vibrasjons-/støyreduksjon. Følgelig tok nesten alle nyutviklede helikoptre i bruk komposittblader på slutten av 1970-tallet, mens ettermontering av eldre modeller med metallblader til komposittblader ga bemerkelsesverdig effektive resultater.

De viktigste hensynene for å ta i bruk komposittmaterialer i flyskrogets strukturer for helikoptre inkluderer: de komplekse buede overflatene på helikoptrenes eksteriør, kombinert med relativt lav strukturell belastning, noe som gjør dem egnet for komposittfabrikasjon for å forbedre strukturell skadetoleranse og sikre sikker og pålitelig drift; kravet om vektreduksjon i flyskrogets strukturer for både nytte- og angrepshelikoptre; og krav til krasjabsorberende strukturer og stealth-design. For å imøtekomme disse behovene etablerte US Army Aviation Applied Technology Research Institute Advanced Composite Airframe Program (ACAP) i 1979. Fra 1980-tallet, da helikoptre som Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 og European MBB BK-117 med flyskrog i helkompositt begynte testflyvninger, til Bell Helicopters vellykkede integrering av V-280s komposittvinger og -skrog i 2016, har utviklingen av flyskroghelikoptre i helkompositt gjort betydelige fremskritt. Sammenlignet med referansefly av aluminiumslegering gir komposittflyskrog betydelige fordeler når det gjelder skrogvekt, produksjonskostnader, pålitelighet og vedlikeholdbarhet, og oppfyller ACAP-programmets mål som beskrevet i tabell 1-3. Følgelig hevder eksperter at det å erstatte aluminiumsflyskrog med komposittstrukturer har betydning som kan sammenlignes med overgangen fra flyskrog av tre og stoff til metallstrukturer på 1940-tallet.

Naturligvis er omfanget av bruk av komposittmaterialer i flyskrogsstrukturer nært knyttet til helikopterdesignspesifikasjoner (ytelsesmålinger). For tiden står komposittmaterialer for 30 % til 50 % av flyskrogsstrukturvekten i mellomtunge angrepshelikoptre, mens militære/sivile transporthelikoptre bruker høyere prosentandeler, og når 70 % til 80 %. Komposittmaterialer brukes primært i flykroppskomponenter som halebom, vertikal stabilisator og horisontal stabilisator. Dette tjener to formål: vektreduksjon og enkelhet med å danne komplekse overflater som kanalformede vertikale stabilisatorer. Krasjabsorberende strukturer bruker også kompositter for å oppnå vektbesparelser. For lette og små helikoptre med enklere strukturer, lavere belastninger og tynne vegger er imidlertid ikke bruk av kompositter nødvendigvis kostnadseffektivt.