სიახლეები

ჯერ კიდევ 1950-იან წლებში,მინის ბოჭკოვანი გამაგრებული კომპოზიტებიგამოიყენებოდა ვერტმფრენის საჰაერო ჩარჩოების არასატვირთო კომპონენტებში, როგორიცაა ფერინგი და საინსპექციო ლუქები, თუმცა მათი გამოყენება საკმაოდ შეზღუდული იყო.

ვერტმფრენებისთვის კომპოზიტური მასალების სფეროში გარღვევა 1960-იან წლებში მოხდა მინაბოჭკოვანი კომპოზიტური როტორის პირების წარმატებული შემუშავებით. ამან აჩვენა კომპოზიტების გამორჩეული უპირატესობები - დაღლილობისადმი უმაღლესი სიმტკიცე, მრავალმხრივი დატვირთვის გადაცემა, ბზარის ნელი გავრცელების მახასიათებლები და შეკუმშვის სიმარტივე - რომლებიც სრულად იქნა რეალიზებული როტორის პირების გამოყენებაში. ბოჭკოვანი კომპოზიტების თანდაყოლილი სისუსტეები - დაბალი ფენშორისი ძვრის სიმტკიცე და გარემო ფაქტორების მიმართ მგრძნობელობა - უარყოფითად არ აისახა როტორის პირების დიზაინზე ან გამოყენებაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ლითონის პირების მომსახურების ვადა, როგორც წესი, არ აღემატება 2000 საათს, კომპოზიტურ პირებს შეუძლიათ მიაღწიონ 6000 საათზე მეტ ხანს, პოტენციურად განუსაზღვრელი ვადით და უზრუნველყონ მდგომარეობაზე დაფუძნებული მოვლა-პატრონობა. ეს არა მხოლოდ აუმჯობესებს ვერტმფრენის უსაფრთხოებას, არამედ მნიშვნელოვნად ამცირებს პირების სრული სასიცოცხლო ციკლის ხარჯებს, რაც მნიშვნელოვან ეკონომიკურ სარგებელს იძლევა. კომპოზიტების მარტივი, ადვილად გამოსაყენებელი შეკუმშვის ჩამოსხმის და გამაგრების პროცესი, სიმტკიცის, სიმყარის (მათ შორის დემპფერაციის მახასიათებლების) მორგების შესაძლებლობასთან ერთად, საშუალებას იძლევა უფრო ეფექტური იყოს აეროდინამიკური პროფილის გაუმჯობესება და ოპტიმიზაცია როტორის პირების დიზაინში, ასევე როტორის სტრუქტურული დინამიკის ოპტიმიზაცია. 1970-იანი წლებიდან მოყოლებული, ახალი აეროფოიდების კვლევამ ვერტმფრენის პირების მაღალი ხარისხის პროფილების სერია მოგვცა. ამ ახალ აეროფოიდებს ახასიათებთ სიმეტრიულიდან სრულად მოხრილი, ასიმეტრიული დიზაინისკენ გადასვლა, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის მაქსიმალურ ამწევ კოეფიციენტებს და კრიტიკულ მახის რიცხვებს, ამცირებს წინაღობის კოეფიციენტებს და მინიმალურ ცვლილებებს მომენტის კოეფიციენტებში. როტორის პირების წვერების ფორმების გაუმჯობესება - მართკუთხადან დახრილი, კონუსური წვერებისკენ; პარაბოლურად დახრილი, ქვევით მოხრილი წვერები; მოწინავე თხელკუთხა BERP წვერებთან შედარებით — მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია აეროდინამიკური დატვირთვის განაწილება, მორევის ჩარევა, ვიბრაცია და ხმაურის მახასიათებლები, რითაც იზრდება როტორის ეფექტურობა.

გარდა ამისა, დიზაინერებმა დანერგეს როტორის პირების აეროდინამიკისა და სტრუქტურული დინამიკის მულტიდისციპლინური ინტეგრირებული ოპტიმიზაცია, აერთიანებდნენ კომპოზიტური მასალის ოპტიმიზაციას როტორის დიზაინის ოპტიმიზაციასთან, რათა მიღწეულიყო პირების მუშაობის გაუმჯობესება და ვიბრაციის/ხმაურის შემცირება. შესაბამისად, 1970-იანი წლების ბოლოსთვის თითქმის ყველა ახლად შემუშავებულმა ვერტმფრენმა გამოიყენა კომპოზიტური პირები, ხოლო ძველი მოდელების ლითონის პირებით კომპოზიტურ პირებზე მოდერნიზებამ საოცრად ეფექტური შედეგები გამოიღო.

ვერტმფრენის კორპუსის სტრუქტურებში კომპოზიტური მასალების გამოყენების ძირითადი მოსაზრებებია: ვერტმფრენის ექსტერიერის რთული მრუდი ზედაპირები, შედარებით დაბალ სტრუქტურულ დატვირთვასთან ერთად, რაც მათ კომპოზიტური წარმოებისთვის შესაფერისს ხდის სტრუქტურული დაზიანებისადმი ტოლერანტობის გასაზრდელად და უსაფრთხო და საიმედო ექსპლუატაციის უზრუნველსაყოფად; როგორც კომუნალური, ასევე თავდასხმის ვერტმფრენების კორპუსის სტრუქტურებში წონის შემცირების მოთხოვნა; და ავარიის შთამნთქმელი სტრუქტურებისა და სტელსის დიზაინის მოთხოვნები. ამ საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად, აშშ-ის არმიის ავიაციის გამოყენებითი ტექნოლოგიების კვლევის ინსტიტუტმა 1979 წელს დააარსა კომპოზიტური კორპუსის მოწინავე პროგრამა (ACAP). 1980-იანი წლებიდან, როდესაც ისეთი ვერტმფრენები, როგორიცაა Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 და ევროპული MBB BK-117, მთლიანად კომპოზიტური კორპუსებით, სატესტო ფრენები დაიწყეს, Bell Helicopter-ის მიერ V-280-ის კომპოზიტური ფრთებისა და ფიუზელაჟის 2016 წელს წარმატებულ ინტეგრაციამდე, მთლიანად კომპოზიტური კორპუსის ვერტმფრენების განვითარებამ მნიშვნელოვანი წინსვლა განიცადა. ალუმინის შენადნობის საორიენტაციო თვითმფრინავებთან შედარებით, კომპოზიტური კორპუსები მნიშვნელოვან უპირატესობებს გვთავაზობენ კორპუსის წონის, წარმოების ხარჯების, საიმედოობისა და მოვლა-პატრონობის თვალსაზრისით, რაც აკმაყოფილებს ACAP პროგრამის მიზნებს, რომლებიც აღწერილია ცხრილში 1-3. შესაბამისად, ექსპერტები ამტკიცებენ, რომ ალუმინის კორპუსების კომპოზიტური კონსტრუქციებით ჩანაცვლებას მნიშვნელობა აქვს, რაც შედარებადია 1940-იან წლებში ხის-ქსოვილის კორპუსებიდან ლითონის კონსტრუქციებზე გადასვლასთან.

ბუნებრივია, კომპოზიტური მასალების გამოყენების მასშტაბები ვერტმფრენის დიზაინის სპეციფიკაციებთან (შესრულების მეტრიკა) მჭიდრო კავშირშია. ამჟამად, კომპოზიტური მასალები საშუალო და მძიმე შემტევი ვერტმფრენების კორპუსის სტრუქტურის წონის 30%-დან 50%-მდე შეადგენს, ხოლო სამხედრო/სამოქალაქო სატრანსპორტო ვერტმფრენები უფრო მაღალ პროცენტულ მაჩვენებლებს იყენებენ, რაც 70%-დან 80%-მდე აღწევს. კომპოზიტური მასალები ძირითადად გამოიყენება ფიუზელაჟის კომპონენტებში, როგორიცაა კუდის ბუმი, ვერტიკალური სტაბილიზატორი და ჰორიზონტალური სტაბილიზატორი. ეს ორ მიზანს ემსახურება: წონის შემცირებას და რთული ზედაპირების, როგორიცაა საჰაერო ვერტიკალური სტაბილიზატორები, ფორმირების სიმარტივეს. შეჯახების შთამნთქმელი სტრუქტურები ასევე იყენებენ კომპოზიტებს წონის დაზოგვის მიზნით. თუმცა, მსუბუქი და პატარა ვერტმფრენებისთვის, რომლებსაც აქვთ უფრო მარტივი სტრუქტურები, დაბალი დატვირთვა და თხელი კედლები, კომპოზიტების გამოყენება შეიძლება სულაც არ იყოს ეკონომიური.