Materjalid lennuehituses läbi aja (0)

MATERJALID LENNUEHITUSES
REFERAAT
Õppeaines: Tehnomaterjalid
Transporditeaduskond
Õpperühm: AT 11
Juhendaja : lektor Annika Koitmäe
Esitamiskuupäev:…………….
Üliõpilase allkiri:……………..
Õppejõu allkiri: ………………
Tallinn 2015

sisukord

sisukord 1
SISSEJUHATUS 3
1. Lennumaterjalide ajalugu 4
2. Sulamid lennukiehituses 5
3. Alumiinium lennukiehituses 6
4. Titaan lennukiehituses 7
5. Komposiitmaterjalid lennukiehituses 8
Kokkuvõte 9
Kasutatud allikad 10

SISSEJUHATUS

Esimene lend, milles lendas ka inimene viidi ellu 1983 aastal. Sellest hetkest on möödunud palju ning lennundus on teinud läbi suure arengu nii tehnoloogiliselt, kui ka materjalide poolest.
Referaadis on lähemalt räägitud lennumaterjalide ajaloost ning erinevatest materjalidest mida lennuki ehituses kasutatakse.

1. Lennumaterjalide ajalugu

Kolm sajandit enne esimesi õhusõidukeid olid inimesed juba teadlikud, et lennukite jaoks on vaja materjale, mis on vastupidavad, kerged ja tugevad. Tol ajal ei olnud aga õiged materjalid kättesaadavad ning piisavalt arenenud, seetõttu kasutati esimeste lennukite ehitusel terast, siidi ja lina. [1]
Kahekümnenda sajandi alguses, hakkasid ilmuma Venemaal esimesed lennutehased. Peamiselt kasutati tol ajal materjalidest puitu – mändi, pärna, papplit. Puit oli laialdaselt kasutuses kuni II maailmasõja lõpuni. Üks tähtsamaid omadusi puidu juures oli, et materjal hoidis kinni naelu. Nende lennukite juures kasutati alumiiniumi selleks, et valada erinevate detailide sulameid, kasutades neid raudplaatide valmistamisel ja mootori ning masinaruumi juures. Mõned lennuki osad valmistati ka magneesiumist. Tiibade peale õmmeldi kangast purjed , kasutati nende valmistamiseks ka kummi või veekindlaid katteid . [1]
1920. aasta alguses, võeti õhusõidukite ehitamises kasutusele alumiinium, millel oli puidust suurem vastupidavus ja tugevus. 1960 aastal arendati õhusõidukite ehitus tööstustes komposiitmaterjale nende tugevuse ja jäikuse tõttu. Komposiitmaterjalid on oma olemuselt kiulised, kihilised , pulbrilased ja sega tüübilised. [2]

2. Sulamid lennukiehituses

Laialdaselt kasutatakse lennukitööstuses, alumiiniumi ja magneesiumi, titaani. Lisaks neile kasutatakse ka berülliumsulamied, nikkelt ja raskesti sulavaid metalle . Peaaegu kogu lennuki ja helikopteri karkass on enamjaolt valmistatud värviliste metallide sulamitest. Samuti on tehtud nendest õhusõiduki mootor ja torud.[3]
Titaanisulamitest valmistatakse enamus õhusõiduki osadest, eriti liikuvad osad nagu näiteks rattad, iluvõre kiilu kanalite õhuvõtuava torustik, raamid , liistud, klapid , hüdraulika, kinnitusvahendid ja mitmed muud detailid, et sõiduk oleks vastupidav. [3]
Joonis 1. Värvilised parvetused [3]

3. Alumiinium lennukiehituses

Alumiinium- kerge paramagneetiline metall hõbedase valge värviga, lihtsasti töödeldav metall. See viitab kergmetallirühmale. Alumiinium on kõige levinum metall, mida üldse maailmas kasutatakse. Alumiiniumit leidub palju, kuid mitte puhtal kujul. [4]
Alumiinium on ideaalne materjal õhusõiduki valmistamiseks, sest ta on kergesti töödeldav, kerge, vastupidav ja kokku pressitav. Tänapäeva lennukitel moodustab alumiinium 75-80% kogukaalust. Esimene alumiinium sõiduk registreeriti enne õhusõidukit. Isegi NSV Liidus 1957. aastal valmistati alumiiniumsulamist satelliite. [4]
Alumiinium on muutunud hindamatuks materjaliks absoluutselt igas valdkonnas. Eriti neis valdkondades kus on vaja minimaalset kaalu, maksimaalse tugevusega . [4]
Joonis 2. Alumiinium perioodilisuse tabelist ja tema omadused [4]

4. Titaan lennukiehituses

Kerg metall titaan on kõva, vastupidav, rooste kindel, elastne ja ka kaks korda kergem kui teras. Ei ole üllatav, et titaani potentsiaal on meeletu. Seda kasutatakse kohtades, kus tootjad töötavad välja voolujoonelisemaid, kergemaid ja vastupidavamaid masinaid näiteks lennu- ja autotööstuses. [5]
Titaani kasutamine kosmosetööstuses, kasvab kiiresti. Kaasaegne õhusõiduki kaalust sisaldab keskmiselt 9% titaani. Kõige laialdasemalt kasutatakse titaani sõjaväe lennunduses. Näiteks Ameerika F22 võitleja koosneb 39% titaanist, 5. põlvkonna Vene hävitaja T50 - 25%, pommitaja - raketi vedaja TU160 38%. [5]
Tänapäeval tarbib poole maailmas kasutatavast titaanist kosmosetööstus. Järgmise kümne aasta jooksul loodetakse kahekordistada selle kasutamine. Laialdane titaani kasutuselevõtt lennukis vähendab edukalt lennukite kaalu nõude. Komposiitmaterjalide laialdane kasutamine lennukitööstuses nõuab titaani, sest see on palju parem ühendus allikas alumiiniumist ja pikendab kuni 60% õhusõiduki elu. Titaan lisab lennukitele tugevuse. [5]
Joonis 3. Titaan [5]

5. Komposiitmaterjalid lennukiehituses

Komposiitmaterjalid - Tehislikult loodud homogeensed tahked materjalid, mis koosnevad kahest või enamast komponendist, millel on selge piir nende vahel. Raske on hinnata panust, mille komposiitmaterjalid andsid õhusõiduki ehituse valdkonnas. Või vastupidi, lennundus on andnud suure panuse komposiitmaterjalidele. [6]
Disainerid püüavad õhusõidukite kaalu vähendada, et parandada konstruktsiooni tugevust, luua samal ajal keerukama kujuga lennuki kerel . See aga vajab rohkem kergsust ja tugevaid materjale. Kasutades erinevaid metallisulameid, tekitab vajaduse leida uusi materjale, mis looks täiesti uusi ja keerukaid disainelemente lennukeil. Sellised materjalid ongi komposiidid. Õhusõidukid ja rakettid said omamoodi uue etapi arenguks. [6]
Komposiitmaterjalide omadused sulamite ees:

• tugevam;
  

• roostevaba;
  
• kulumiskindlus ;
  
• ököloogilised omadused;
  

Lennukiehituses kasutatav terve rida komposiitmaterjale:

• aramiidkiuga kangad kasutatakse põhiliselt valmistamiseks alumine osa kere õhusõiduki mootori pylons.
  
• süsiniku kangast kasutatakse valmistamisel juhtpindu, uksed, kapoti lennukimootoreid ja paljud teised elemendid.
  
• Klaaskiud kasutatakse tootmises vähem koormatud konstruktsiooni osad, nagu pitot surve, sisselaskeõhu jms
  

Kokkuvõte

Materjalid, mida me kasutame lennukiehituses on muutnud aegadega, kui vanasti inimesed kasutasid terast, siidi ja puit materjale siis praegu kasutatakse osasid komposiitmaterjale, alumiiniumi, titaani ja mõningaid sulameid. Peatselt insenerid ja teadlased mõtlevad , kuidas teha lennukeid kergemaks ja tugevamaks. Lennukite materjalide areng on olnud suur ning ruumi on veel palju kuhu edasi areneda.

Kasutatud allikad

[1]
Г. Свищев, „akademik,“ 14 12 2015. [Võrgumaterjal]. Available : http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/1517/%D0%90%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5 .
[2]
„polymeru,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.polymery.ru/letter.php?n_id=5376 . [Kasutatud 13 12 2015].
[3]
„soft metal ,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://softmetall.ru/spr-avia.ht m. [Kasutatud 11 12 2015].
[4]
„Ņčņąķ,“ [Võrgumaterjal]. Available: https://nsuem.ru/dt/education/institutesChairs/sovrEstestvoznania/studying/practice/gr9098/gr984/material.ht m. [Kasutatud 14 12 2015].
[5]
„ taskutark ,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.taskutark.ee/m/22-ti-titaan/?auth=dGFza3V0YXJr . [Kasutatud 10 12 2015].
[6]
„polymer,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.polymery.ru/letter.php?n_id=5376 . [Kasutatud 15 12 2015].