"Uçaklarda Kompozit Malzemeler"

Kompozit malzeme nedir?

Genel olarak malzemeler üç ana grupta inceleniyor:Metaller,seramikler ve organik malzemeler.Bu malzemelerin kendilerine göre üstün ve zayıf özellikleri vardır.Teknolojik gelişmelere bağlı olarak;bu malzemelerden en az iki veya daha fazlasının üstün özelliklerini tek bir malzemede toplamak amacıyla makro düzeyde birleştirerek yeni bir malzeme üretiliyor.Bu malzemeye kompozit malzeme denir. Kompozit malzemeler genel olarak malzemelerin bazı özelliklerini iyileştirmek amacıyla yapılır.Nedir bu özellikler?Mukavemet,korozyon dayanımı,elektriksel iletkenliği,ağırlık,estetik görünüm ve fiyat gibi özellikleri örnek olarak verebiliriz.

Kompozit malzemelerin ana yapısını iki bileşen oluşturuyor: Matris malzeme ve Takviye malzemeler.Kompozit malzemeler genelde dayanıklıklarını sert ve gevrek olan takviye malzemelerden alırlar.Takviye malzemelere örnek olarak çelik,karbür,naylon vb. verebiliriz.Aşağıda bir cam elyaf takviye malzemesi örneği var.Matris malzemeler ise kompozit malzemelere tokluk ve süneklik özelliği kazandırıyor.Ayrıca malzemeleri bir arada tutma görevi de matris malzemelere ait.Örnek olarak;polimer,metal ve metal alaşımlı,seramik esaslı malzemeleri verebiliriz.Aynı şekilde aşağıda polyester reçine matris malzemesi örneği var.

Cam elyaf takviye malzemesi

Polyester reçine matris malzemesi

Kompozit malzemelerin;gösterdikleri yüksek mukavemet ve hafiflik özelliklerinden dolayı kullanım alanları oldukça geniştir.Buna savunma sanayi,uçak-uzay teknolojisi,ulaşım,sağlık,otomotiv ve inşaat sektörü gibi örnekler verebiliriz.

Hadi,şimdi asıl konumuz olan uçaklarda kompozit malzemeleri inceleyelim.Federal Havacılık Ajansı'na göre,kompozit malzeme 2.Dünya savaşından beri var.Yıllar geçtikçe bu eşsiz malzeme harmanı daha popüler hale geldi ve günümüzde birçok uçak türlerinde ve planörlerde kullanılmaktadır.Uçak yapıları genel olarak %50-%70 rtanında kompozit malzemeden yapılmıştır.Kompozit bir malzeme olan Fiberglas ilk olarak,1950'lerde bir yolcu jeti olan 787 Dreamliner'da Boeing tarafından havacılıkta kullanılmıştır.

2012 yılında piyasaya sürülen bu uçağın %50'si kompozit malzemelerden oluşmuştur.

Burda da gözüktüğü gibi ayrıca çelik,alüminyum ve titanyum gibi malzemeler de kullanılmıştır.Şekilde de belirtildiği gibi gövde kısmında karbon tabaka kompozit;kanatlarda yine karbon tabaka kompozit ve fiberglas ile alüminyum kullanılmıştır.

Her ne kadar kompozitler havacılık endüstrisinde sayısız avantajları olduğu için kullanılmaya devam edilselerde,bazıları bu malzemelerin havacılık için güvenlik riski oluşturduğunu düşünüyorlar.Şimdi bu malzemelerin uçaklarda kullanımındaki avantaj ve dezavantajlarına bakarak konuyu biraz daha irdeleyelim.

AVANTAJLARI:

-Kompozitler çoğu metallere göre hafif ağırlıktadırlar.Daha az ağırlık daha fazla yakıt verimliliği anlamına gelir,bu da uçaklarda büyük önem taşır.

- Güç/ağırlık oranı,bir malzemenin ağırlığı ile ilgili gücüdür.Yani;örnek verirsek çelik çok güçlü bir malzemedir ama aynı zamanda da oldukça ağır bir malzemedir. Kompozit malzemeler hem güçlü hem de hafif olacak şekilde tasarlanabilirler.Bu özellik;mümkün olan en düşük ağırlıkta çok yüksek mukavemetli bir malzemeye ihtiyaç duyulan uçaklar oluşturmak için kompozit malzeme kullanılmasının bir sebebidir.

-Korozyona karşı dirençlidirler. Kompozitler hava koşullarından ve diğer malzemelerden gelebilecek herhangi bir zarara karşı dayanıklıdırlar.Açık havada,şiddetli hava koşullarına ve sıcaklıktaki geniş değişikliklere dayanıklıdırlar.

-Tasarım esnekliği. Kompozitler diğer birçok malzemeden daha karmaşık şekillerde kalıplanabilirler.Bu da tasarımcılara hemen hemen her şekli oluşturma özgürlüğü verir.

-Kompozitler,sıcak veya soğuk,ıslak veya kuru olduklarında şekillerini ve boyutlarını korurlar.Örneğin uçak kanatlarında kullanılırlar;böylece uçağın yükselmesinde ve alçalmasında kanatlar şekil değişikliğine uğramazlar.

-Radar sinyalleri,kompozitlerin içinden geçer.Bu da,kompozitleri radar ekipmanlarının çalıştığı her yerde kullanım için ideal bir malzee yapıyor.Örneğin;Birleşik Hava kuvvetlerinin B-2 Gizli bombardıman uçağı gibi gizli uçaklarda,radarın neredeyse görünmez olduğu kompozitler rol oynar.

-Kompozitlerden yapılar uzun ömürlüdür ve az bakım gerektirirler.Kompozit ömrünün ne kadar sürdüğü bilinmemekte,çünkü birçok orjinal kompozitin ömrünün sonuna kadar gelmedik.Birçoğu yarım yüzyıldır kullanılmaktadır.

DEZAVANTAJLARI:

-Yüksek maliyetli olması: Kompozit malzemelerin üretimi genellikle emeği yoğun ve karmaşık bir süreçtir,bu da maliyeti arttırır.

-Hasar muayenesi: Kompozit malzemelerde delaminasyon ve çatlaklar genellikle içseldir,bu nedenle tespit için karmaşık denetim teknikleri gerektirir.

-Kompozite metal eklenmesi:Metaller,kompozitlere kıyasla sıcaklık değişiminde daha fazla genişler ve büzüşürler. Bu durumda dengesizliğe ve arızaya yol açar.