Πολυμερικά και σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας στην αεροναυπηγική:
Creators: name: Γκουτζιώτης, Ιωάννης Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Πολυμερή
Σύνθετα υλικά
Αεροναυπηγική
Polymers
Composite materials
Aeronautics

description: Οι ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις για ανθεκτικότερες και ελαφρύτερες κατα¬σκευές οδήγησαν στη ανάπτυξη νέων υλικών. Η αύξηση της αντοχής και η ταυτό¬χρονη μείωση του βάρους έχουν σαν τελικό αποτέλεσμα την εξοικονόμηση ενέρ¬γειας. Έτσι, το χαρακτηριστικό μέγεθος των νέων υλικών είναι οι υψηλές, σε σχέ¬ση με τα παραδοσιακά υλικά, τιμές του λόγου αντοχή/βάρος. Τα νέα υλικά βρί¬σκουν εφαρμογή σε ένα πλήθος κατασκευαστικών κλάδων, με έναν από τους κυριότερους να είναι η αεροναυπηγική βιομηχανία. Συμβατικά υλικά όπως ο χάλυβας και το αλουμίνιο ήδη χρησιμοποιούνται στην κατασκευή αεροσκαφών. Ωστόσο, οι ευμετάβλητες τιμές των καυσίμων και οι αυστηροί περιβαλλοντικοί κανονισμοί έχουν επιφέρει νέες προτεραιότητες για τις βιομηχανίες αυτές. Ορισμένες από αυτές τις προτεραιότητες περιλαμβάνουν αύξηση της απόδοσης των αεροσκαφών, δηλαδή μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και βλαβερών εκπομπών καθώς και μείωση του βάρους σε συνδυασμό με βελτίωση της παθητικής ασφάλειας των εξεταζόμενων υλικών. Ενισχυμένα ινώδη πολυμερή χρησιμοποιούνται για να μειώσουν το βάρος στην αεροναυπηγική για πολλά χρόνια. Πρόσφατη ανακοίνωση εστιάσθηκε σε θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά καθώς έχουν πλεονε-κτήματα γρήγορης κατασκευής και ανακύκλωσης. Επιπλέον μια από τις πιο ραγδαίες εξελίξεις των τελευταίων χρόνων ήταν η εξέλιξη της χρήσης των σύνθετων υλικών (γνωστά ως ινοενισχυμένα πολυμερή – Fiber Reinforced Polymers). Τα σύνθετα υλικά είναι γνωστά για τις εξαιρετικές τους μηχανικές ιδιότητες, το χαμηλό τους βάρος και την καλή ανθεκτικότητα σε περιβαλλοντικές επιδράσεις. Τα παραπάνω χαρακτηριστικά είχαν ως αποτέλεσμα την σταδιακή εισαγωγή των σύνθετων υλικών και στις μελέτες των χημκών με κύριο επίπεδο εφαρμογής αυτό των ενισχύσεων, όπου τα υλικά εφαρμόζονται στις εξωτερικές επιφάνειες δομικών μελών μέσω επικόλλησης. Η χρήση λοιπόν των σύνθετων υλικών καλύπτει μία μεγάλη σειρά εφαρμογών της αεροναυπηγικής αλλά και πολλών άλλων όπως είναι η αυτοκινητοβιομηχανία, η ναυπηγική, τα τεχνικά έργα και ορισμένες βιομηχανίες καταναλωτικών ειδών (π.χ. είδη σπορ). Η σχεδίαση ενός αεροσκάφους είναι μεγάλο εγχείρημα που απαιτεί τις συντονισμένες προσπάθειες έμπειρων εξειδικευμένων μηχανικών σε τομείς της αεροδυναμικής, προωθητικών συστημάτων, αντοχής, συστημάτων ελέγχου πτήσης, επιδόσεων και βαρών. Επιπρόσθετα όμως απαιτείται και εξειδικευμένο προσωπικό με ειδικές γνώσεις σε αντικείμενα όπως είναι η καμπίνα του πληρώματος, το σύστημα προσγείωσης, η εσωτερική σχεδίαση και βέβαια των υλικών. Εδώ λοιπόν έρχεται ο χημικός με τις γνώσεις του πάνω στα πολυμερικά και σύνθετα υλικά ο οποίος καλείται να συμμετέχει αρχικά στη μελέτη και έπειτα στην κατασκευή του εναερίου μέσου που θα προκύψει μέσα από το συντονισμό και τη συνεργασία με τις διάφορες επιστημονικές ομάδες που εμπλέκονται στο πρόγραμμα. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζονται τα υλικά, πολυμερικά και σύνθετα, που χρησιμοποιούνται στη αεροναυπηγική βιομηχανία, αναλύεται η δομή τους, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Επιπλέον παρατίθενται οι νεότερες εξελίξεις στον τομέα αυτό και οι έρευνες που συνεχώς χρηματοδοτούνται στο πλαίσιο της εκστρατείας για τη μείωση των αερίων ρύπων λόγω του ότι οι εναέριες μεταφορές συνεισφέρουν κατά πολύ στην εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα. Τέλος παρουσιάζεται μια σχετικά άγνωστη ιδιότητα των υλικών στο ευρύ κοινό που σχετίζεται με τη συνεισφορά αυτών στη μικρότερη ΄΄επαφή΄΄ των επιβατών με την κοσμική ακτινοβολία κατά τη διάρκεια των πτήσεων.
description: The continuously increasing requirements for more durable and lighter aircrafts led to the growth of new materials. The increase of resistance and the simultaneous reduction of weight have as final result saving energy. Thus, the characteristics of new materials are high, in relation to the traditional materials, prices of ratio resistance/weight. The new materials find application in a lots of constructional sectors, with one from mainest to be the aeronautics industry. Conventional materials like steel and aluminum are already used in the aerospace constructions. However, the unstable prices of fuel and the strict environmental regulations have brought forth new priorities to these industries. Certain of these priorities include increase of the efficiency of the aircrafts, namely reduce of the fuel consumption and the malign emissions as well as reduce of the weight in conjunction with improvement of the passive safety of the examined materials. Amplified fibroid polymers are used to reduce the weight in the aerospace for many years. A recent announcement was focused on thermoplastic composite materials as they have the advantages of prompt manufacture and recycle. Furthermore one of the most rapid advancements of the late years in manufacturing industry was the advancement of the use of composite materials (known as Fiber Reinforced Polymers). The composite materials are known for their exceptional mechanical capacities, their low weight and their good resistance to the environmental influences. The above characteristics had as a result the gradual import of the composite materials in the work of the chemist as well mainly in the reinforcement application field, where the materials are applied on the external surfaces of construction’s parts through pasting. The use then of the composite materials covers a great range of applications in aviation and also the automotive, navigation, engineering projects and certain industries of consumable items (for example sports’ items). In this work the materials (polymers and composites) that are used in the aeronautics industry, are presented and analyzed in their structure and also their pros and cons. Moreover are mentioned the newer breakthrough in this sector and the researches that are continuously financed in the frame of expedition for the reduction of gases of pollutants because the air transports contribute by far in the emission of carbon dioxide. Finally, a relatively unknown effect of materials in the wide public is presented, related with the contribution of these in the smaller effect of passengers in the cosmic rays (originating from outer space) during the flight time.