Nowoczesne materiały stosowane w konstrukcjach lotniczych – wybrane problemy oraz kierunki rozwoju

W artykule dokonano analizy materiałów stosowanych we współczesnych konstrukcjach lotniczych, skupiając uwagę na strukturze płatowca samolotu. Przedstawiono wybrane problemy dotyczące projektowania i eksploatacji struktur lotniczych, z uwzględnieniem kompozytów oraz metali lekkich (aluminium, tytan i ich stopy). Omówiono problemy obróbki mechanicznej, takiej jak: szlifowanie, wykonywanie otworów itp. Przedstawiono problemy analizy metodą elementów skończonych (MES), na podstawie dwóch próbek wykonanych ze stopu aluminium oraz z włóknistego kompozytu szklanego. Zaprezentowano różnice w budowie oraz modelowaniu tych materiałów, wynikające z ich różnorakiej struktury (izotropia i anizotropia). Dokonano analizy mechaniki niszczenia metalu, porównując go z kompozytem. Przedstawiono tendencje oraz kierunki rozwoju lotniczych materiałów konstrukcyjnych z uwzględnieniem materiałów metalowo-kompozytowych. Przedmiotem niniejszego artykułu są współczesne materiały konstrukcyjne wykorzystywane w strukturach lotniczych. Celem publikacji jest porównanie współczesnych materiałów konstrukcyjnych (kompozytów oraz metali) oraz przedstawienie wybranych problemów w ich projektowaniu, konstruowaniu oraz eksploatacji. Tezy, uzasadnione wynikami analizy symulacji oraz badań, zostały przedstawione w treści i podsumowaniu artykułu.

Pełny tekst (pdf)

1. Dudzik K.: Podatność na korozję naprężeniową złączy spawanych łukowo stopu AW 5059 alustar, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, 64 (2010), 27-35.
2. German J.: Interlaminar damage in fiber-reinforced polymeric matrix laminates, Cut, Kraków 2004.
3. German J.: Podstawy mechaniki kompozytów włóknistych, Politechnika Krakowska, Kraków 1996.
4. German J., Biel-Gołaska M.: Podstawy i zastosowanie mechaniki pękania w zagadnieniach inżynierskich, Instytut Odlewnictwa, Kraków 2004.
5. Gibson R.F.: Principles of composite material mechanics, 3rd ed. Boca Raton: CRC Press: Taylor & Francis Group, 2012.
6. Gruszczyński E., Błażejewicz T., Stukonis M.: Materiały lotnicze, [w:] Problemy badań i eksploatacji techniki lotniczej, red. J. Lewitowicz, J. Borgoń, W. Ząbkowicz, ITWL, Warszawa 1993.
7. Jóźwik J., Tofil A., Banaszek M., Kuric I.: Wybrane aspekty obróbki skrawaniem polimerowych kompozytów włóknistych i ocena chropowatości powierzchni, Postępy Nauki Techniki, 15 (2012), 205-220.
8. Kuczmaszewski J.: Efektywność wytwarzania elementów lotniczych ze stopów aluminium i magnezu, Komputerowo zintegrowane zarządzanie, t. 2, red. R. Knosala, Lublin 2011, s. 7-18.
9. Lewitowicz J.: Podstawy eksploatacji statków powietrznych. Badania eksploatacyjne statków powietrznych, ITWL, Warszawa 2007.
10. Mierzwa M.: Wszechstronne zastosowanie tytanu z uwzględnieniem aspektów medycznych, Manag. Systems Production Eng., 4 (12), 2013.
11. Oczoś K.: Kompozyty włókniste – właściwości, zastosowanie, obróbka ubytkowa, Mechanik, 7 (2008), 579-592.
12. Wiśniowski W.: Sztywność i utrata sztywności konstrukcji lotniczych, Prace Instytutu Lotnictwa, 214 (2011), 15-23. 
13. Zagrajek T., Krzesiński G., Marek P.: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji: Ćwiczenia z zastosowaniem systemu ANSYS, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006.
14. www.a350xwb.com (dostęp: 7 lipca 2014 r.).
15. www.compositesworld.com (dostęp: 7 lipca 2014 r.).
16. www.jsf.mil (dostęp: 7 lipca 2014 r.).