Τεχνολογικές βελτιώσεις επισκευών των κατασκευών με επιθέματα από σύνθετα υλικά
Authors: Καλκάνης Κωνσταντίνος 
Published: August 2021

Η αεροπορική βιομηχανία από την 11 Σεπτεμβρίου και ως τις μέρες μας με τη πρόσφατη παγκόσμια οικονομική κρίση έχει δεχθεί όπως είναι λογικό σοβαρά πλήγματα. Η ανάγκη μείωσης κόστους που υπαγορεύεται, σε επίπεδο διοίκησης της επιχείρησης, από όλους τους τομείς και τις διεργασίες από τις οποίες αποτελούνται πολλές φορές οδηγούν σε αρνητικό αντίκτυπο όσον αφορά τη ποιότητα και αξιοπιστία σε επίπεδο αεροναυπηγικής. Ένα βασικό τμήμα της αλυσίδας είναι αυτό της επισκευής των αεροπορικών δομών. Οι επισκευές με επικόλληση συνθέτων επιθεμάτων έχουν λάβει μια σημαντική θέση στη αεροπορική βιομηχανία, λόγω των πλεονεκτημάτων που προσφέρουν στην προς επισκευή δομή και στην μείωση κόστους. Παρόλα αυτά, οι εν λόγω επισκευές επιτρέπονται μόνον σε δευτερεύουσες δομές. Συμπερασματικά, υπάρχει η ανάγκη επαλήθευσης και εγγύησης της αντοχής και ποιότητας των επισκευών αυτών. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποτελεί ουσιαστικά μια ερευνητική προσπάθεια προς αυτή την κατεύθυνση. Αρχικά εξετάστηκαν και αξιολογήθηκαν οι πολυάριθμες υπάρχουσες ερευνητικές προσπάθειες στο θέμα, με απώτερο σκοπό την χάραξη μίας πορείας προσανατολισμένης προς την ορθή βελτιστοποίηση της εν λόγω τεχνικής. Έχοντας εδραιώσει την έως τώρα γνώση και έχοντας αντιληφθεί τις απαιτήσεις που πρέπει να ικανοποιηθούν, η πρώτη προσπάθεια ήταν η αξιολόγηση νέας κόλλας (προϊόν συνεργασίας μεταξύ υποέργων) όσον αφορά τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες αυτής και τελικώς την συμπεριφορά του νέου υλικού στην εφαρμογή επισκευής με σύνθετα επιθέματα υπό πραγματικές συνθήκες φόρτισης. Στη συνέχεια διερευνήθηκε το φαινόμενο της αποκόλλησης, η πλέον συνήθης αιτία αστοχίας επισκευών με σύνθετα επιθέματα. Με τη χρήση της αριθμητικής μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων κατέστη δυνατή η εύρεση της καταλληλότερης τοποθέτησης οπτικών ινών εντός ενός επιθέματος για τον εντοπισμό μιας πιθανής αποκόλλησης. Τα αποτελέσματα αυτά χρησιμοποιήθηκαν σε εργαστηριακές δοκιμές επισκευών υπό κόπωση όπου οι οπτικές ίνες έλαβαν πλήρως ικανοποιητικές μετρήσεις. Η ενσωμάτωση διηλεκτρικών αισθητήρων στις εν λόγω επισκευές παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον καθώς δίνεται η δυνατότητα παρακολούθησης διαφοροποίησης των φυσικών ιδιοτήτων της κόλλας και του επιθέματος τόσο κατά τον πολυμερισμό όσο κατά τη λειτουργία (δυνατότητα πιστοποίησης υγείας- γήρανση υλικών). Κρίθηκε μεγάλου ενδιαφέροντος η καινοτόμος εναπόθεση ασύρματων διηλεκτρικών αισθητήρων κάτωθι της επισκευής. Αρχικά με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων εξετάστηκε η διάνοιξη οπών στην περιοχή επισκευής οι οποίες θα δέχονται τους εν λόγω αισθητήρες. Στη συνέχεια τα θετικά αποτελέσματα επαληθεύτηκαν με εργαστηριακές δοκιμές. Το επόμενο σκέλος εστίασε στην παρακολούθηση πολυμερισμού με παράλληλη αίσθηση διηλεκτρικών αισθητήρων και οπτικών ινών με μία σειρά εργαστηριακών δοκιμών. Τα αποτελέσματα συνδυάστηκαν για την εύρεση του σημείου πολυμερισμού. Με τον τρόπο αυτό η εγγύηση ποιότητας της επισκευής απέκτησε μεγαλύτερη βαρύτητα. Τελικώς διατυπώθηκε η λογική ενός συστήματος παρακολούθησης υγιούς λειτουργίας επισκευών με επιθέματα συνθέτων υλικών, βασισμένη σε αλγόριθμους νευρωνικών δικτύων, με δυνατότητες παρακολούθησης της δομικής ακεραιότητας μιας επισκευής.