навіны

Ужо ў 1950-х гадах,кампазіты, узмоцненыя шкловалакномвыкарыстоўваліся ў неапорных кампанентах планёраў верталётаў, такіх як абцякальнікі і назіральныя люкі, хоць іх прымяненне было даволі абмежаваным.

Прарыў у галіне кампазітных матэрыялаў для верталётаў адбыўся ў 1960-х гадах з паспяховай распрацоўкай лапатак ротара, узмоцненых шкловалакном. Гэта прадэманстравала выдатныя перавагі кампазітаў — найвышэйшую трываласць на стомленасць, шматканальную перадачу нагрузкі, павольнае распаўсюджванне расколін і прастату фармавання пад ціскам, — якія былі цалкам рэалізаваны ў вырабе лапатак ротара. Уласцівыя валакну кампазіты недахопы — нізкая міжслаёвая трываласць на зрух і адчувальнасць да фактараў навакольнага асяроддзя — не паўплывалі негатыўна на канструкцыю або прымяненне лапатак ротара.

У той час як тэрмін службы металічных лопасцей звычайна не перавышае 2000 гадзін, кампазітныя лопасці могуць дасягнуць тэрміну службы, які перавышае 6000 гадзін, патэнцыйна бясконцы, і дазваляюць праводзіць тэхнічнае абслугоўванне ў залежнасці ад стану. Гэта не толькі павышае бяспеку верталётаў, але і значна зніжае кошт лопасцей на працягу ўсяго жыццёвага цыклу, што дае значныя эканамічныя выгады. Просты і лёгкі ў эксплуатацыі працэс фармавання пад ціскам і вулканізацыі кампазітаў у спалучэнні з магчымасцю рэгулявання трываласці, калянасці (у тым ліку характарыстык дэмпфіравання) дазваляе больш эфектыўна паляпшаць аэрадынамічны профіль і аптымізаваць канструкцыю лопасцей ротара, а таксама аптымізаваць структурную дынаміку ротара. З 1970-х гадоў даследаванні новых аэрадынамічных профіляў прывялі да стварэння серыі высокапрадукцыйных профіляў лопасцей верталётаў. Гэтыя новыя аэрадынамічныя профілі маюць пераход ад сіметрычных да цалкам выгнутых, асіметрычных канструкцый, што дазваляе значна павялічыць максімальныя каэфіцыенты пад'ёмнай сілы і крытычныя лікі Маха, знізіць каэфіцыенты лапатнага супраціўлення і мінімальныя змены каэфіцыентаў моманту. Паляпшэнні формы верхавін лопасцей ротара — ад прамавугольных да стрэлападобных, канічных верхавін; парабалічных стрэлападобна загнутых уніз верхавін; да ўдасканаленых тонкіх стрэлападобна наканечнікаў BERP — істотна палепшылі размеркаванне аэрадынамічнай нагрузкі, інтэрферэнцыю віхравых патокаў, вібрацыю і шумавыя характарыстыкі, тым самым павялічваючы эфектыўнасць ротара.

Акрамя таго, канструктары ўкаранілі міждысцыплінарную інтэграваную аптымізацыю аэрадынамікі і структурнай дынамікі лапатак ротара, спалучаючы аптымізацыю кампазітных матэрыялаў з аптымізацыяй канструкцыі ротара для дасягнення паляпшэння прадукцыйнасці лапатак і зніжэння вібрацыі/шуму. У выніку, да канца 1970-х гадоў амаль усе нядаўна распрацаваныя верталёты выкарыстоўвалі кампазітныя лопасці, у той час як мадэрнізацыя старых мадэляў з металічнымі лопасцямі на кампазітныя дала надзвычай эфектыўныя вынікі.

Асноўнымі меркаваннямі адносна выкарыстання кампазітных матэрыялаў у канструкцыях планёраў верталётаў з'яўляюцца: складаныя выгнутыя паверхні вонкавых частак верталётаў у спалучэнні з адносна нізкай структурнай нагрузкай, што робіць іх прыдатнымі для вырабу з кампазітных матэрыялаў для павышэння ўстойлівасці да пашкоджанняў канструкцыі і забеспячэння бяспечнай і надзейнай эксплуатацыі; патрэба ў зніжэнні вагі канструкцый планёраў як для службовых, так і для ўдарных верталётаў; і патрабаванні да амартызуючых канструкцый і стэлс-дызайну. Каб задаволіць гэтыя патрэбы, Навукова-даследчы інстытут прыкладных тэхналогій авіяцыі арміі ЗША ў 1979 годзе стварыў Праграму па развіцці перадавых кампазітных планёраў (ACAP). З 1980-х гадоў, калі такія верталёты, як Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 і еўрапейскі MBB BK-117 з цалкам кампазітнымі планёрамі, пачалі выпрабавальныя палёты, да паспяховай інтэграцыі Bell Helicopter кампазітных крылаў і фюзеляжа V-280 у 2016 годзе, распрацоўка цалкам кампазітных планёраў зрабіла значны крок наперад. У параўнанні з эталоннымі самалётамі з алюмініевых сплаваў, кампазітныя планёры забяспечваюць істотныя перавагі ў вазе планёра, вытворчых выдатках, надзейнасці і рамонтапрыдатнасці, што адпавядае мэтам праграмы ACAP, выкладзеным у табліцы 1-3. Такім чынам, эксперты сцвярджаюць, што замена алюмініевых планёраў кампазітнымі канструкцыямі мае значэнне, параўнальнае з пераходам ад драўляна-тканевых планёраў да металічных канструкцый у 1940-х гадах.

Натуральна, ступень выкарыстання кампазітных матэрыялаў у канструкцыях планёра цесна звязана з канструкцыйнымі характарыстыкамі верталёта (паказчыкамі эксплуатацыйных характарыстык). У цяперашні час кампазітныя матэрыялы складаюць ад 30% да 50% вагі канструкцыі планёра ў сярэдніх і цяжкіх ударных верталётах, у той час як у ваенных/грамадзянскіх транспартных верталётах гэты паказчык вышэйшы, дасягаючы 70%-80%. Кампазітныя матэрыялы ў асноўным выкарыстоўваюцца ў такіх кампанентах фюзеляжа, як хваставая балка, вертыкальны стабілізатар і гарызантальны стабілізатар. Гэта служыць дзвюм мэтам: зніжэнне вагі і спрашчэнне фарміравання складаных паверхняў, такіх як канальныя вертыкальныя стабілізатары. Ударапаглынальныя канструкцыі таксама выкарыстоўваюць кампазіты для дасягнення эканоміі вагі. Аднак для лёгкіх і малых верталётаў з больш простымі канструкцыямі, меншымі нагрузкамі і тонкімі сценкамі выкарыстанне кампазітаў не абавязкова можа быць эканамічна эфектыўным.