Problems and perspectives of application of composite materials in aircraft
Keywords:
composite materials, aircraft, mechanical properties, specific strength, specific stiffnessAbstract
Purpose. Aircraft uses a very wide range of constructional technologies, but the technological progress and economic crisis lead to the research of composite materials with high mechanical and operational properties level. The advantage of such materials is the low density, which reduces the overall weight and increase fuel economy and increases airplanes' passenger capacity. Methodology. The values of the exploitation characteristics (specific strength, specific stiffness) of composite materials and alloys show the possibility of their use in aircraft. Findings. The history of composite materials use in aircraft totals to more than 45 years. During this period, the percentage of use of composite materials has increased from 1 to 60. The relationship between the aircraft industry and the development of material science of composite materials has been established. The application of composite materials based on glass fibers, boron and carbon fibers leads to the 40...60% decrease in the overall weight of the airplane and, consequently, to the decrease of the cost of such constructions. The comparison of mechanical properties of composite materials and alloys, which are mostly often used in the aircraft industry (aluminum, titanium, steel, glass fiber, boron fiber, and carbon fiber) is shown. The exploitation properties (specific strength and specific stiffness) of these materials have been determined. The implementation of composite materials into aircraft will allow to drastically increase the strength, reliability, safety and other exploitation characteristics of aircraft - because reinforcing yarn elements, fibers, inclusions of materials with higher strength, nano-modifying particles are used in them. In order to reduce the cost of products from composites in Ukraine it is necessary to develop material science of composite materials and bring investments in. Originality. The use of composite materials in aircraft, based on glass or carbon fibers, instead of aluminum will allow 3.. .5 times increasing of product exploitation properties. Practical value. Application of composite materials in aircraft has resulted in significant decrease in the total weight of the airplanes, this will allow saving of fuel resources.
References
Дж Любин Справочник по композиционным материалам [Текст] / Дж Любин. - М.: Машиностроение, 1988. – 584 с.
J. Lubin Spravochnyk po kompozytsyonnym materyalam [Handbook of composites] - Moscow, Mechanical Engineering Publ., 1988, 584p.
Промышленные полимерные композиционные материалы [Текст] / под. ред. М.Ричардсон. М.: Химия, 1980. – 262 с.
Promyshlennye polymernye kompozytsyonnye materyaly [Industrial polymer composite materials] /. Ed. M.Richardson. Moscow, Chemistry Publ., 1980, 262p.
Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы [Текст] / Ю.А. Михайлин. - СПб.: Профессия, 2006. – 624 с.
Mihailin YA Termoustoychyvye polymery y polymernye materyaly [Thermostable polymers and polymeric materials] / YA Mihailin. - St. Petersburg .: Profession, 2006. – 624 s.
Конструктивно-технологическое решение и несущая способность межступенного отсека ракеты-носителя "Циклон-4" из полимерных композиционных материалов [Текст] / А. М. Зиновьев, А.П.Кушнарев, А. В. Кондратьев // Авиационно-космическая техника и технология . - 2013. - № 3. - С. 46-53.
Konstruktyvno-tekhnolohycheskoe reshenye y nesushchaya sposobnost' mezhstupennoho otseka rakety-nosytelya "Tsyklon- 4" yz polymernykh kompozytsyonnykh materyalov [Structural and technological solutions and carrying capacity mezhstupennogo compartment rocket "Cyclone-4" polymer composite materials] / A. M. Zynov'ev, A.P.Kushnarev, A.V.Kondrat'ev // Avyatsyonno-kosmycheskaya tekhnyka y tekhnolohyya [Aerospace engineering and Technology]. - 2013.- № 3. - P.46-53. http://nbuv.gov.ua/j-pdf/aktit_2013_3_10.pdf
American Composites Manufacturers Association (ACMA)http : //www.acmanet.org/
Комиссар, О.Н. Композиционные материалы и технологии для аэрокосмической промышленности [Текст] / О.Н. Комиссар // Новости материаловедения. Наука и техника. - 2013. -№4
Commissar, O.N. Kompozytsyonnye materyaly y tekhnolohyy dlya aerokosmycheskoy promyshlennosty [Composite materials and technology for the aerospace industry] / O.N. Komyssar // Novosty materyalovedenyya. Nauka y tekhnyka [News Materials. Science and Technology]. - 2013. -№4 http://materialsnews.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/32.pdf
Гайдачук, А. В. Концепция оптимизации конструкций из композиционных материалов с учетом экономической эффективности [Текст] / А.В. Гайдачук, А.В.Чесноков // Авиационно-космическая техника и технология . - 2012. - № 9. - С. 93-98.
Gaydachuk, A.V. Kontseptsyya optymyzatsyy konstruktsyy yz kompozytsyonnнkh materyalov s uchetom ekonomycheskoy effektyvnosty [Concept design optimization of composite materials based on economic efficiency] / A.V. Gaydachuk, A.V.Chesnokov // Avyatsyonno-kosmycheskaya tekhnyka y tekhnolohyya [Aerospace engineering and Technology]. - 2012. - № 9. - P.93-98. http://nbuv.gov.ua/j-pdf/aktit_2012_9_19.pdf
Субботин В.В. Опыт применения материалов производства ФГУП «ВИАМ» и PORCHER в конструкциях узлов и деталей авиационных силовых установок из полимерных композиционных материалов [Текст] / Субботин В.В., Гринев М.А. // Новости материаловедения. Наука и техника. - №5. - 2013. - С.1-7.
Subbotyn V.V. Opyt prymenenyya materyalov proyzvodstva FHUP «V ya M» y PORCHER v konstruktsyyakh uzlov y detaley avyatsyonnykh sylovykh ustanovok yz polymernykh kompozytsyonnykh materyalov [Experience in the use of materials produced by FSUE "VIAM" and PORCHER in the construction of units and parts of aircraft powerplants from polymeric composite materials] / Subbotyn V.V., Hrynev M.A. // Novosty materyalovedenyya. Nauka y tekhnyka - [News Materials. Science and Technology]. -№ 5. - 2013. - P.1-7. http://materialsnews.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/45.pdf
В.В. Березовский Применение дисперсно-упрочненных металлических композиционных материалов на основе алюминиевого сплава, армированного частицами SiC в авиационной промышленности [Текст] // Новости материаловедения. Наука и техника. - 2013. -№4
Berezovskyy V.V. Prymenenye dyspersno-uprochnennykh metallycheskykh kompozytsyonnykh materyalov na osnove alyumynyevoho splava, armyrovannoho chastytsamy SiC v avyatsyonnoy promyshlennosty [The use of dispersion- strengthened metallic composite materials based on aluminum alloy reinforced with SiC particles in the aviation industry] / V.V. Berezovskyy // Novosty materyalovedenyya. Nauka y tekhnyka - [News Materials. Science and Technology]. -№ 4. -2013. http://materialsnews.ru/plugins/content/ioumal/uploads/articles/pdf/38.pdf
Мелешко В.В. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты [Текст] / Мелешко А.И., Половников С.П. - М.: «САЙНС-ПРЕСС», 2007. - 192с.
Meleshko V.V. Uhlerod, uhlerodnye volokna, uhlerodnye kompozyty [Carbon, carbon fibers, carbon composites] / Meleshko A.Y., Polovnykov S.P. - Moscow, «SAYNSPRESS», 2007. - 192p.
Гуняева, А.Г. Наномодифицированный углепластик ВКУ-18 на основе ткани «Porcher» для нагруженных элементов силового набора планер [Текст]/ А.Г. Гуняева, О.А. Комарова // Новости материаловедения. Наука и техника. - 2013. -№5
Hunyaeva A.H. Nanomodyfytsyrovannyy uhleplastyk VKU-18 na osnove tkany «Porcher» dlya nahruzhennykh elementov sylovoho nabora planer [Carbon nano-modified plastics UWC-18 on the basis of tissue «Porcher» for loaded elements of the power set Glider] // Novosty materyalovedenyya. Nauka y tekhnyka - [News Materials. Science and Technology]. - 2013. -№5 http://materialsnews.ru/plugins/content/iournal/uploads/articles/pdf/47.pdf
Наноструктурные металлокерамоматричные и интеркерамические композиционные материалы для перспективных изделий авиационной техники [Текст] / Д.А. Климов, В.Е. Низовцев, О.В. Низовцева, А.Д.Бортников // Новости материаловедения. Наука и техника. - 2013. -№4
Nanostruktumye metallokeramomatrychnye yynterkeramycheskye kompozytsyonnye materyaly dlya perspektyvnykh yzdelyy avyatsyonnoy tekhnyky [Nanostructured metal-keramomatrichnye interkeramicheskie and composite materials for advanced aviation technology products] / D.A. Klymov, V.E. Nyzovtsev, O.V. Nyzovtseva, A.D.Bortnykov // Novosty materyalovedenyya. Nauka y tekhnyka - [News Materials. Science and Technology]. - 2013. -№4 http://materialsnews.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/35.pdf
Предпосылки для полного цикла производства углерод-углеродных композиционных материалов в Украине [Текст] / А. В. Гайдачук, А. В. Чесноков, И. В. Гурин, А. М. Потапов // Авиационно-космическая техника и технология . - 2013. - № 2. - С. 4-13.
Predposylky dlya polnoho tsykla proyzvodstva uhlerod- uhlerodnykh kompozytsyonnykh materyalov v Ukrayne [Prerequisites for a full cycle of carbon-carbon composite materials in Ukraine] / A.V. Haydachuk, A. V. Chesnokov, Y. V. Huryn, A. M. Potapov // Avyatsyonno-kosmycheskaya tekhnyka y tekhnolohyya [Aerospace engineering and Technology]. - 2013. - № 2. - P.4-13. http://nbuv.gov.ua/j-pdf/aktit 2013 2 3.pdf
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
