години

От гори до 3D лаборатории

След малко повече от век, самолетите са трансформирани от деликатни конструкции от дърво, кабел и тъкани към високоскоростни машини и най-съвременна технология, създадена със сложна комбинация от нови материали. Направихме обиколка на тази драматична прогресия и видим ролята на Airbus в тази история.

J1, първият изцяло метален самолет, проектиран от инженера Хюго Юнкерс.

„Може ли металът да лети?“. През 1915 г., само дванадесет години след като братята Райт извършиха първия в света полет с двигател, това беше най-важната дискусия сред авиационните експерти.

По това време идеята, че самолет, направен изцяло от метал, изглеждаше технически и финансово невъзможен, така самолетите са построени с възможно най-леките материали, като дърво и стоманени кабели.

Германският пионер Хуго Юнкерс обаче вижда нещата по различен начин и отбелязва, че бъдещето на авиацията не е само за въздушни битки и състезания, но че хората и стоките могат да бъдат транспортирани в голям мащаб. Това би изисквало значителна промяна в начина на построяване на самолетите. Неговият самолет J-1 е революционен, тъй като е първият, изцяло изработен от метал и първият, който е моноплан.

J1 се наричаше Blechesel (метално магаре, на немски).

J1 никога не е бил масово произвеждан и е бил пример за това какво може да се постигне и визията на Юнкерс постави авиокомпанията по пътя към проектирането на материали, които биха направили самолетите по-здрави, лек, бърз и ефективен.

Един от първите граждански самолети, изработени от алуминий, G24.

Airbus се оказа един от най-успешните ранни играчи в индустрията с въвеждането на вертикалния стабилизатор от въглеродни влакна в A310. Намалено тегло с повече от 250 килограма и пионер в използването на композити от въглеродни влакна в търговски самолети.

Вместо това пластмасата, подсилена с въглеродни влакна, би била наистина революционна за авиацията. Той беше по-добър от металите по отношение на якост-тегло, както и беше по-малко податлив на умора и корозия.

Преходът към метал: 1920-1930

Юнкерс установи, че стоманата на J1 беше здрав и издръжлив, но и тежък и труден за работа. Следователно той се насочи към алуминия, който започна да се представя като жизнеспособен производствен материал в началото на 20 век. Беше идеален за самолети, защото тежеше една трета стомана и беше по-здрав.

Германецът го използва за разработване на първите граждански самолети като F13 и G24. Работата на Юнкерс привлече вниманието на Хенри Форд, който я копира (до такава степен, че Юнкерс я съди), за да създаде своя Форд Тримотор през 1925 г. Тези самолети въвеждат ерата на гражданската авиация на дълги разстояния, въпреки че едва в началото на 30-те години на миналия век металните самолети могат да бъдат построени с по-ниски разходи и по-ефективни.

Най-значимият модел на тази епоха беше Дъглас DC-3, стартира през 1935 г. Той беше бърз, надежден, лесен за поддръжка и удобен за своите пътници и всъщност стотици от това семейство летят и до днес; те са въздушно свидетелство за това колко издръжлив може да бъде един метален самолет.

Нови метали: следвоенна ера

Авиокосмическите инженери започнаха да търсят решения извън метала и алуминия, тъй като високоскоростните самолети стават все по-често срещани. Титанът се появи като материал, устойчив на корозия, умора и високи температури, който също имаше якост. Това обаче беше рядко и много скъпо.

В края на 50-те години индустрията започва да използва титан в малки части от двигатели и в части от самолети, които са били изложени на високи температури, като обтекателя и предните ръбове на крилата. Решаващите разходи и ограничените запаси от титан обаче ограничиха използването на този екзотичен материал.

A2350 Écureil използва фибростъкло за своя основен двигател

Въглеродните влакна излитат: 1970-1980

Фибростъклото е първият супер лек композитен материал, използван в самолетите.

Дебютът му е през 1940 г., когато е инсталиран на обтекателя, носа и пилотската кабина. Може да се намери и на лопатките на ротора на различни хеликоптери като Bölkow Bo 105 и BK 117, точно като него Газела SA 340 от 60-те и 70-те години.

През 1975 г. основният ротор на хеликоптера AS350 Écureuil той е направен от композитно фибростъкло, което значително намалява броя на частите, използвани за този дизайн. Твърдостта на материала обаче доведе до това, че той се използва малко в конструкциите на други транспортни самолети.

Тигърът се отличава с това, че е първият изцяло композитен хеликоптер в Европа.

Съставен свят: от 1990 г. до днес

Оттогава композитите от въглеродни влакна стават все по-често срещани, а напредъкът в производствените техники позволява производството на по-големи и по-сложни части.

Този материал се използва широко в хеликоптерите, тъй като в тази област теглото е много важно, тъй като хеликоптерните двигатели трябва да вдигат цялото тегло във въздуха. Ето защо някои модели като Airbus Tiger са направени с до 80 процента композитни материали, докато NH90, въведена през 2007 г., тя има до 90 процента.

В областта на самолетите една четвърт от митичните A380 е направен от композитни материали.

Семейството на широкофюзелажните самолети, A350 XWB Той също така е изграден с повече от 50 процента композитни материали, което му осигурява превъзходно намаляване с 25 процента на разхода на гориво в сравнение с алуминиевите самолети.

Работата на Airbus по изграждането на крила от въглеродни влакна за A400M, стартира през 2013 г., положи основите на A350 XWB.

Въпреки това, металите не са остарели: A350 XWB все още има части, изработени от метал и титан, а близо 20 процента са изработени от алуминиево-литиева сплав, което позволява да се използва най-лекият метал в света, литий, като същевременно намалява теглото на алуминия, като същевременно подобрява здравината, издръжливостта и устойчивостта на корозия.

Scalmalloy RP предлага стабилни решения за използването на алуминиеви сплави.

Следващата глава

Индустрията непрекъснато проучва и търси разработването на иновативни материали, с желанието да създаде самолети, които са по-бързи, по-леки и по-ефективни. През 2015 г. Airbus обяви нов бионичен дял, който е с 45 процента по-лек от сегашния дизайн. Той използва Scalmalloy, нов тип сплав, специално проектирана от APWorks, дъщерна фирма на Airbus, специализирана в 3D печат.

Изследват се и 4D отпечатъци и цифрови материали, които могат сами да променят формата си, когато са изправени пред външни сили като вода, движение и температурни промени. Тези материали могат да премахнат необходимостта от механични системи за управление и Airbus вече тества тази технология за всмукване на въздух. Кой знае, може би един ден това може да е основата за изграждането на цялата кабина.