جایگزینی فلزات با پلیمر در صنعت هوافضا
پلیمرهای جایگزین فلزات در صنعت هوافضا
برای چندین دهه، فلزاتی مانند آلومینیوم و تیتانیوم ستون فقرات ساخت و ساز هواپیما بوده‌اند. این فلزات که به دلیل استحکام، دوام و قابلیت اطمینان خود شناخته شده‌اند، ازطریق نوآوری‌های بی‌شماری توانسته‌اند از صنعت هوافضا حمایت کنند. با این حال، با ظهور پلیمرهای با کارایی بالا، که به دلیل استحکام بالا، دوام و وزن سبک به محبوبیت روزافزونی دست یافته‌اند، شاهد تغییرات قابل توجهی در علم مواد و دنیای ساخت و ساز خواهیم بود.
چرا پلیمرهای با کارایی بالا؟
پلیمرهای با کارایی بالا، که به عنوان پلیمرهای پیشرفته نیز شناخته می‌شوند، چندین مزیت نسبت به فلزات سنتی دارند.
وزن سبک: کاهش وزن هواپیما بدون شک منجر به راندمان سوخت و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.
مقاومت سایشی: برخلاف فلزات، پلیمرها دچار خوردگی نشده و طول عمر قطعات را نیز افزایش می‌دهند.
نسبت استحکام به وزن: پلیمرهای مدرن می‌توانند درعین سبک بودن، در شرایط محیطی سخت به خوبی مقاومت کنند.
انعطاف پذیری در طراحی: پلیمرها را می‌توان به طرح‌ها و اشکال پیچیده‌ای ساخت. این ویژگی امکان دستیابی به راه حل‌های نوآورانه در طراحی را فراهم می‌کند.
انواع پلیمرهای با کارایی بالا در هوافضا
پلی اتر اتر کتون (PEEK): از PEEK در ساخت یاتاقان‌ها، براکت‌ها و عایق کابل استفاده می‌شود. همچنین در ساخت اجزای ساختاری بوئینگ و ایرباس از PEEK به دلیل خاصیت مکانیکی عالی و مقاومت در برابر دمای بالا استفاده می‌کنند.
پلی آمیدها: از پلی آمیدها در ساخت در فیلم‌های عایق، آب بندها و بوش استفاده می‌شود. ناسا برای تضمین پایداری حرارتی تجهیزات خود از پلی آمیدها در اجزای فضاپیما استفاده می‌کند.
پلی فنیلین سولفید (PPS): از پلی فنیلین سولفید در سیستم‌های سوخت، قطعات الکتریکی و سیستم‌های هیدرولیکی استفاده می‌شود. PPS همچنین به دلیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی و گرما در تولید قطعات سیستم‌های سوخت، همانطور که گفته شد، کاربرد زیادی دارد.
پلی تترافلورواتیلن (PTFE): از پلی تترافلورواتیلن در آب بندها، واشر و عایق سیم استفاده می‌شود. PTFE همچنین به دلیل اصطکاک کم، مقاومت در برابر دمای بالا و ثبات شیمیایی عالی در تجهیزات هوافضا استفاده می‌شود.
اجزای ساخته شده از پلیمرهای با کارایی بالا
فضای داخلی کابین: کامپوزیت‌های پلیمری سبک در ساخت صندلی‌ها و پانل‌های هواپیما کاربرد دارند.
اجزای ساختاری: از PEEK و PPS در بخش‌های بدنه، اجزای بال و سیستم‌های دنده فرود استفاده می‌شود.
سیستم‌های الکتریکی: از پلیمرها برای عایق، اتصالات و تابلوهای مدار استفاده می‌شود.
مزایای پلیمرها درمقایسه با فلزات
کاهش وزن: به حداقل رساندن وزن تجهیزات هوافضا یک عامل اصلی در صرفه جویی در مصرف سوخت و افزایش ظرفیت بار به شمار می‌رود.
دوام پیشرفته: پلیمرها درمقایسه با فلزات کمتر مستعد خستگی و سایش هستند.
راندمان هزینه: هزینه‌های نگهداری پلیمرها، نسبت به فلزات، به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر بالای پلیمرها کمتر است.
به طور کلی، پلیمرهای با کارایی بالا با تکیه بر ویژگی‌هایی همچون وزن سبک، بادوام و مقرون به صرفه از فلزات سنتی پیشی گرفته و صنعت هوافضا را متحول می‌کنند. با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود نقش این پلیمرها نه تنها گسترش یابد بلکه راه را برای طراحی هواپیماهای کارآمدتر و ابتکاری تر نیز هموار کند.