warta

Ti mimiti taun 1950-an,komposit anu diperkuat serat gelasdianggo dina komponén rangka pesawat helikopter anu henteu nanggung beban, sapertos fairing sareng palka inspeksi, sanaos panggunaanana rada terbatas.

Kamajuan anu luar biasa dina bahan komposit pikeun helikopter lumangsung dina taun 1960-an kalayan kasuksésan pamekaran bilah rotor komposit anu diperkuat serat kaca. Ieu nunjukkeun kaunggulan anu luar biasa tina komposit — kakuatan kacapean anu unggul, transfer beban multi-jalur, karakteristik rambatan retakan anu laun, sareng kesederhanaan cetakan komprési — anu sapinuhna diwujudkeun dina aplikasi bilah rotor. Kalemahan anu aya dina komposit anu diperkuat serat — kakuatan geser interlaminar anu handap sareng sensitivitas kana faktor lingkungan — henteu mangaruhan négatif kana desain atanapi aplikasi bilah rotor.

Sanaos bilah logam biasana gaduh umur jasa anu henteu ngaleuwihan 2000 jam, bilah komposit tiasa ngahontal umur jasa anu ngaleuwihan 6000 jam, poténsialna teu ditangtukeun, sareng ngamungkinkeun pangropéa dumasar kana kaayaan. Ieu henteu ngan ukur ningkatkeun kaamanan helikopter tapi ogé sacara signifikan ngirangan biaya siklus hirup bilah, ngahasilkeun kauntungan ékonomi anu ageung. Prosés pencetakan sareng pangubaran komprési anu lugas sareng gampang dioperasikeun pikeun komposit, digabungkeun sareng kamampuan pikeun nyaluyukeun kakuatan, kaku (kalebet karakteristik redaman), ngamungkinkeun perbaikan profil aerodinamis anu langkung efektif sareng optimasi dina desain bilah rotor, ogé optimasi dinamika struktural rotor. Saprak taun 1970-an, panilitian kana airfoid énggal parantos ngahasilkeun séri profil bilah helikopter kinerja tinggi. Airfoid énggal ieu nampilkeun transisi tina desain simetris ka melengkung pinuh, asimetris, ngahontal koefisien angkat maksimum sareng angka Mach kritis anu ningkat sacara signifikan, koefisien sered anu dikirangan, sareng parobahan minimal dina koefisien momen. Peningkatan dina bentuk ujung bilah rotor — tina pasagi panjang ka ujung anu disapu, meruncing; ujung anu disapu parabola ka handap; ka ujung BERP anu disapu ipis anu canggih—mibanda distribusi beban aerodinamis, gangguan vortex, geter, sareng karakteristik noise anu ningkat sacara substansial, sahingga ningkatkeun efisiensi rotor.

Salian ti éta, para désainer nerapkeun optimasi terpadu multidisiplin tina aerodinamika bilah rotor sareng dinamika struktural, ngagabungkeun optimasi bahan komposit sareng optimasi desain rotor pikeun ngahontal kinerja bilah anu ditingkatkeun sareng pangurangan geter/noise. Balukarna, dina ahir taun 1970-an, ampir sadaya helikopter anu nembé dikembangkeun nganggo bilah komposit, sedengkeun ngarobih modél anu langkung lami nganggo bilah logam ka anu komposit ngahasilkeun hasil anu luar biasa efektif.

Pertimbangan utama pikeun ngadopsi bahan komposit dina struktur rangka pesawat helikopter kalebet: permukaan melengkung anu rumit tina éksterior helikopter, digabungkeun sareng beban struktural anu relatif rendah, ngajantenkeun éta cocog pikeun fabrikasi komposit pikeun ningkatkeun toleransi karusakan struktural sareng mastikeun operasi anu aman sareng tiasa dipercaya; paménta pikeun pangurangan beurat dina struktur rangka pesawat pikeun helikopter utilitas sareng serangan; sareng sarat pikeun struktur anu nyerep tabrakan sareng desain siluman. Pikeun nyumponan kabutuhan ieu, Institut Panalungtikan Téknologi Terapan Penerbangan Angkatan Darat AS ngadegkeun Program Rangka Pesawat Komposit Lanjutan (ACAP) dina taun 1979. Ti taun 1980-an, nalika helikopter sapertos Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360, sareng MBB BK-117 Éropa kalayan rangka pesawat sadaya-komposit ngamimitian uji coba penerbangan, dugi ka integrasi Bell Helicopter anu suksés tina jangjang komposit sareng fuselage V-280 dina taun 2016, pamekaran helikopter rangka pesawat sadaya-komposit parantos ngadamel léngkah anu signifikan. Dibandingkeun sareng pesawat rujukan aloi aluminium, rangka pesawat komposit ngahasilkeun kauntungan anu ageung dina beurat rangka pesawat, biaya produksi, reliabilitas, sareng pangropéa, minuhan tujuan program ACAP sapertos anu dijelaskeun dina Tabel 1-3. Ku kituna, para ahli negeskeun yén ngagentos rangka pesawat aluminium ku struktur komposit gaduh pentingna anu sami sareng transisi taun 1940-an tina rangka pesawat kai-lawon ka struktur logam.

Tangtosna, tingkat panggunaan bahan komposit dina struktur rangka pesawat raket patalina sareng spésifikasi desain helikopter (metrik kinerja). Ayeuna, bahan komposit nyumbang 30% dugi ka 50% tina beurat struktur rangka pesawat dina helikopter serang sedeng sareng beurat, sedengkeun helikopter transportasi militer/sipil ngamangpaatkeun persentase anu langkung luhur, ngahontal 70% dugi ka 80%. Bahan komposit utamina dianggo dina komponén fuselage sapertos boom buntut, stabilisator vertikal, sareng stabilisator horizontal. Ieu ngalayanan dua tujuan: pangurangan beurat sareng gampangna ngabentuk permukaan anu rumit sapertos stabilisator vertikal saluran. Struktur panyerep tabrakan ogé ngamangpaatkeun komposit pikeun ngahontal panghematan beurat. Nanging, pikeun helikopter anu hampang sareng alit kalayan struktur anu langkung saderhana, beban anu langkung handap, sareng témbok ipis, panggunaan komposit panginten henteu kedah efektif biaya.