ساخت بدنه کامپوزیتی هواپیما با اتوکلاو

اولین هواپیمایی که به دست بشر ساخته شده بدنه ای از جنس چوب داشت و بال های آن با پارچه پوشانده شده بود تا سبک باشد. سبک بودن قطعات هواپیما باعث مصرف کمتر سوخت و آلودگی کمتر محیط زیست خواهد شد لذا این یکی از مهمترین مسائل در طراحی هواپیماست.

اولین هواپیماهای ساخت انسان با بدنه چوبی و روکشی از پارچه
اولین هواپیماهای ساخت انسان با بدنه چوبی و روکشی از پارچه

یک هواپیما در عین سبک بودن باید استحکام لازم را نیز داشته باشد تا بتوان از آن برای کاربرد های نظامی و تجاری نیز استفاده کرد لذا اولین هواپیما های تجاری از فلز ساخته شدند. در میان فلزات یکی از سبکترین آنها آلبومنیوم است بنابراین میتوان حدس زد که جنس بدنه هواپیما از آلومنیوم و یا آلیاژی از آن باشد.

اولین هواپیماهای تجاری و نظامی بدنه ای از فلز داشتند
اولین هواپیماهای تجاری و نظامی بدنه ای از فلز داشتند

انسان همیشه به دنبال نوآوری و پیشرفت است و طراحی و ساخت هواپیما هم از این قانون مستثنا نبود پس مهندسان باز هم به دنبال سبک تر کردن هواپیما بودند بدون اینکه از استحکام آن کاسته شود. بعد از جنگ جهانی دوم اولین ایده های ساخت بدنه هواپیما با مواد کامپوزیتی در ذهن طراحان آن دوره ایجاد شد.

مواد کامپوزیتی موادی هستند که از ترکیب چند ماده دیگر بوجود می آید و هدف از این کار ارتقای بعضی خواص فیزیکی و شیمیایی محصول مورد نظر است. در حال حاضر بدنه هواپیما از مواد کامپوزیتی از جنس الیاف کربن ساخته میشوند که برای ارتقای خواص فیبر های کربنی این قطعات را داخل دستگاه اتوکلاو قرار میدهند. اتوکلاو یک مخزن بزرگ فولادیست که داخل آن محیطی با دما و فشار بالا برای پخت مواد پلیمری ایجاد میشود.

این یک دستگاه اتوکلاو صنعتی است که در شرکت پتروصنعت تاراز طراحی و ساخته شده
این یک دستگاه اتوکلاو صنعتی است که در شرکت پتروصنعت تاراز طراحی و ساخته شده

یکی از اولین و بزرگترین طراحان و سازندگان اتوکلاو صنعتی در ایران شرکت پتروصنعت تاراز میباشد که از لحاظ علمی و فنی توان طراحی و ساخت اتوکلاو ساخت بدنه کامپیوزیتی هواپیما را دارد. دستگاه اتوکلاو داخل ایران نیز ساخته میشود اما استفاده های خیلی مدرنی در حد شرکت های بزرگ دنیا از آن نمیشود و اغلب برای فراوری بتن و یا ساخت شیشه های لمینت از ان استفاده میشود. به عنوان مثل شرکت ایرباس 30 سال است که از اتوکلاو های بسیار بزرگ برای ساخت بدنه هواپیماهای خود استفاده میکند.

اتوکلاوی که شرکت ایرباس برای ساخت بدنه هواپیما استفاده میکند
اتوکلاوی که شرکت ایرباس برای ساخت بدنه هواپیما استفاده میکند

شرکت ایرباس صاحب یکی از عظیم الجثه ترین اتوکلاو های دنیاست به حدی که بدنه کامل هواپیما داخل آن قرار میگیرد و دمای داخل آن تا 350 درجه سانتیگراد بالا میرود و همزمان فشار آن نیز تا 15 اتمسفر افزایش پیدا میکند. شرکت های ایرانی به فن آوری ساخت این تجهیزات دست یافته اند تا بتوان از آن برای پخت مواد پلیمری مورد استفاده در قطعات کامپوزیتی صنایع هوافضا استفاده کرد به طوری که صرفه تجاری نیز داشته باشد.

الیاف کربن در کنار هم قرار میگیرد و چیزی شبیه به پارچه ساخته میشود و این پارچه در چند لایه روی هم قرار داده میشوند تا ضخامت و استحکام بیشتری پیدا کند. این ورق های کامپوزیتی در زاویه های مختلف روی هم قرار میگیرند و در کیسه ای با شرایط خلاء داخل مخزن اتوکلاو قرار میگیرند و در آنجا با دما و فشار بالا روی هم پرس میشوند.

ورق های کامپوزیتی در زاویه های مختلف روی هم قرار میگیرند و داخل اتوکلاو روی هم پرس میشوند
ورق های کامپوزیتی در زاویه های مختلف روی هم قرار میگیرند و داخل اتوکلاو روی هم پرس میشوند

بدنه کامپوزیتی استحکامی بیشتر از فلز دارد در حالی که وزنی بسیار کمتر از آن دارد و در عین حال دچار پوسیدگی و خوردگی نیز نمیشود. وقتی هواپیما با سرعت بسیار بالا در آسمان حرکت میکند در اثر برخورد هوا حرارت بدنه آن بالا میرود در حدی که بدنه فلزی هواپیما گاهی تغییر شکل میدهد اما اگر جنس بدنه از مواد کامپوزیتی باشد این تغییر شکل اتفاق نخواهد افتاد.

مراحل پخت مواد کامپوزیتی پلیمری داخل اتوکلاو صنعتی در یک کامپیوتر برنامه ریزی شده است و عملیات با مدیریت رایانه مرکزی با کمک شیرهای برقی و سنسورهای الکترونیکی برای کنترل دما و فشار داخل مخزن اتوکلاو ادامه پیدا میکند. دستگاه اتوکلاو مجهز به هیتر های حرارتی پرقدرت و پمپ های تامین فشار و پمپ های وکیوم یا مکش است که با سرعت بالا و در مدت زمان کم میتوانند با دستور کنترلر مرکز دما و فشار داخل مخزن فولادی اتوکلاو را به میزان دلخواه افزایش یا کاهش دهند.

https://www.aparat.com/v/WjoEA/%D8%A7%D8%AA%D9%88%DA%A9%D9%84%D8%A7%D9%88_%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA_%D8%A8%D8%AF%D9%86%D9%87_%DA%A9%D8%A7%D9%85%D9%BE%D9%88%D8%B2%DB%8C%D8%AA_%D9%87%D9%88%D8%A7%D9%BE%DB%8C%D9%85%D8%A7