Aplicatii Fibre Carbon

8/17/2019 Aplicatii Fibre Carbon

1/31

APLIC II ALE MATERIALELOR COMPOZITEȚPOLIMERICE PE BAZA DE FIBRE DE CARBON ÎN

INDUSTRIA AERONAUTICĂ, TEHNICA SPA IALĂ IȚ ȘTEHNICA MILITARĂ

Prof. univ. dr. ing.Prof. univ. dr. ing. HHoraoraţiu IANCĂUţiu IANCĂU

05/15/16


2/31

INTRODUCERE

• Materialele compozite aa!"ate au on!tituit "reou"area #a$or% &n

eretare &n ulti#ele "atru deade ale !eolului treut i "'n% &n "re(ent)ș

• Ae!tea !unt r%*ini e"o+idie ar#ate u fi,re de Si- B- C, are au den!itatea!u, g/d#)

• Materialele onven ionale- inlu('nd !tila- #aterialele era#ie i #etaleleț șau fo!t !tudiate i "u!e &n valoare &n a"lia iile #aterialelor o#"oș ț (ite)

• Ca #aterial de ar#are !au #atrie "entru ae!te #ateriale- ca#$o!%& !adovedit a fi el #ai de !ue!)

• Configura ia ato#i% i 2i#i% aț ș ca#$o!%&%i &i dau ae!tuia fle+i,ilitate"entru a fae "o!i,il% "roduerea #aterialelor o#"o(ite &ntro #are varietate

de for#e i "ro"rietș

% iț

)• Cu !u"rafa a ao"erit%- neao"erit% ori #odifiat%-ț 'i$#e&e (e ca#$o! !untfolo!ite "entru a ar#a "oli#erii- #etalele i #aterialele era#ie.ș

05/15/16


3/31

05/15/16

Fig.1 Tendințe privind utilizarea fibrelor de carbon


4/31

05/15/16 3

Fig. 2 Principalele domenii de utilizare ale fibrelor de carbon

Nu există practic nici un domeniu în care

materialele compozite să nu aibă

aplicabilitate:

• electrotehnică,

• electronică,

• construcţii civile,

• transporturi rutiere,

• transporturi feroviare,

• transporturi navale,

• transport pe cablu,

• transport aerian şi spaţial,

• sport şi agrement, etc.

PRINCIPA!! "#$!NII "! %TII&AR!


5/31

Ap&ica ii )! i!(%"t#ia (eța%toe*ico&e

Fi+ - Mo!opo"t ma.i!/ (e c%#"e LE MANS

05/15/16 5

Fi+ 0 A%tot%#i"m%& Co#ette C*e#o&et 1230

•!"# $ caroseria Corvette Chevrolet este realizată integral din compozit sticlă%epoxid&•!'( $ )antele autoturismului Citroen SM* sunt realizate tot din sticlă%epoxid&•!+ % Renault fabrică pentru modelul -" bara de protecţie din sticlă%epoxid&

•!( % este construit primul asiu din fibră de carbon%/evlar de 0ohn 1arnard, inginer laechipa de Formula 1 McLaren.•22 % la 3alonul 4uto de la 5eneva a fost prezentat noul Lamborghini Aventador , cu

şasiu şi suspensii din fibră de carbon realizate prin procedeul RTM, dezvoltat împreună cu

Boeing şi cu Universitatea din Washington


6/31

Materialele o#"o(ite au fo!t introdu!e "rogre!iv &n on!truţiaautove2iulelor- volu#ul atual de utili(are fiind deo!e,it de #are.

Fi+ 3 Compo!e!te a&e %!%i a%toe*ic%& FORD #ea&izate (i!

mate#ia&e compozite05/15/16 6


7/31

4n 00 Maren Merede! on!truie*te "ri#a ca#o"e#ie i!te+#a&/(i! 'i$#/ (e ca#$o! "entru autoturi!#ul de !erie 7 MlarenMerede!

Fig. 6 Autoturismul SLR Mc LarenMercedes

Fig. 7 Caroseria autoturismul SLR McLaren Mercedes

05/15/16 8


8/31

Fi+ 4 Mo!opo"t F1 #ea&izat &a !oi )! a#/ (%p/ 1225 ț

În imaginea din dreapta se observă elementele realizate din materialecompozite cu carbon.

05/15/16 9


9/31

Ap&ica ii ae#o"pa ia&eț ț A$uta$ele ra2etelor !"ațiale- reali(atedin #ateriale o#"o(ite- re(i!t% late#"eraturi de "e!te 1555 oC i faș

fa % u !ue! a"lia iei &n au(%.ț ț

Fi+ 2 F#a+me!te (i! !aeta ae#o"pa6ia&/Co&%m$ia

05/15/16

Fi+ 15 A7%ta7e a&e #ac*ete&o#


10/31

05/15/16 10

•6odulul lunar al navetei spaţiale Apollo 11 era circa +" 7 din compozitepolimerice&

•Naveta spaţială "i'cover( avea (+ 7 structuri compozite carbon)epo*id, iarscutul termic era o structură tip sand8ich pe bază de compozite ceramice.

Fi+ 11 Naeta "pa ia&/ Di"coe#8ț Fi+ 19 Naeta "pa ia&/țApo&&o 11


11/31

Naveta aerospaţială NASA :UA; utili(ea(% garnituri din

o#"o(it C:C- Si:Si *i "ie!e!truturale $o#;a&%mi!i%.. unt !e"arate "rin=• Perete aliaj uşor !au stratificatbor – aluminiu;

• sandwich din fetru şi naylonneinflamabil :!ilion ti" fagure;

Fi+ 10 Compo!e!te compozite a&e !aeteiae#o"pa6ia&e NASA05/15/16 11


12/31

Navetele Hermes au masa netă de +,-t.

9zolaia cu ;igle< este înlocuită cu piesecompozite C/C, C/0iC i 0iC/0iC.

3cutul termic trebuie să reziste la cel

puţin3

de aterizări.

Fig. 14 0tructuri compozite la

naveta 'paial5 european5 6!R$!0

05/15/16 1


13/31

4n a(ul elio"terelor- cadena de implementare a materialelorcompozite este mai ridicată *i ou"% "roenta$e #ai i#"ortante de't

&n a(ul avioanelor.

Fi+ 13 Compo!e!te a&e e&icopte#%&%i Ae#o"pa6ia&e #ea&izate (i!mate#ia&e compozite

05/15/16 1


14/31

Fi+ 1< St#%ct%#a i!te#!/ a %!ei pa&e (i! mate#ia&e compozite05/15/16 13

=ala elicei de elicopter este o structură

deosebit de complexă ce conine o

multitudin de subansambluri compozite $

straturi din fibre de carbon, 'ticl5 , structuri

tip fagure, etc, funcie de solicitările la careeste supusă.


15/31

Avionul Airbu' A +3

% este cel mai mare avion de pasageri şi

primul avion de mare capacitate cu două

punţi complete pentru pasageri&

% avionul este cvadrimotor şi oferă

zboruri lung%curier de p>nă la "2 /m&

%p>nă la primul zbor, care a avut loc pe2+ aprilie 2", dezvoltarea avionului a

costat de euro&

%2- 7 din avion este făcut din materiale

compozite, precum fibra de carbon&

% se folosesc şi alia)e de aluminiu care

pot fi sudate, elimin>nd necesitatea

utilizării niturilor.

Fig. 18 %tilizarea $C 9n 'tructura avionului A+305/15/16 15


16/31

:oeing 8+8 "reamliner

• este un avion de pasageri ultramodern bimotor lung%curier de mare capacitate, cu două culoare?8idebod@&

• este primul avion de pa'ageri con'truit 9n principal din materiale compozite, pe'te -37,asigur>nd economie mai mare de combu'tibil şi co'turi mai redu'e de 9ntreinere.

Fig. 1+ %tilizarea compozitelor la :oeing 8+805/15/16 16


17/31

Fig.1; %tilizarea compozitelor la :oeing 8+8 pe diferite procedee de

obinere05/15/16 18

:oeing 8+8 "reamliner


18/31

05/15/16 19

Aplicații militareA aplicaţie importantă a utilizării tuburilor din materiale compozite de !naltă

performan"ă este confecţionarea fusela)elor rachelor balistice în domeniul militar.

Fig. 23 Rac


19/31

Bom$a#(ie#%& B;14

• utili(ea(% un nu#%r #are de o#"onente ale !truturii reali(ate din#ateriale o#"o(ite lonjeroanele din spate- uşa gondolei armamentului *i flapsurile;

• toate ae!te #ateriale- inlu!iv ade(ivii- !unt t#atate te#mic &a 1?3

C@• ae!te o#"onente inlud stratificatele! structuri "n fagure precum *i structuri sandwich #plăci compozite cu miez de aluminiu$.

Fig. 21Componente ale bombardierului :)1+ realizate din materialecompozite

05/15/16 1>

Aio!%& F 14


20/31

Aio!%& F;14• 10-? din greutatea !a *i mai m%&t (e 35 (i! "%p#a'a6a "a "%!t#ea&izate (i! compozite a#mate c% 'i$#e (e ca#$o!@• #aterialele !unt &ndeo!e,i folo!ite "entru "nvelişul aripilor! suprafeelede comandă de pe aripă şi ampenaje! fr%na aerodinamică - 't *i "entru

prelungirea bordului de atac;• &nveli*urile ari"ilor !unt reali(ate din p&/ci "t#ati'icate a %ror gro!i#evaria(% de la ,a(% !"re v'rf av'nd gro!i#ea #ini#% de ##.

Fig. 22 Avionul F)1+

05/15/16 0


21/31

05/15/16 1

4eronave ca 5rumman B%2!C sau 3uhoi 3u%D+ 1er/ut, nu ar fi putut fi posibile fără

materialele compozite care să prevină deformarea capetelor de plan la viteze mari.

Fig. 2 a Avionul =rumman >)2; :er?ut Fig. 24 b Avionul 0u


22/31

05/15/16

=rima componentă importantă folosită la construcţia unui avion militar din material

compozit a fost stabilizatorul avionului 5rumman ED *omcat, realizat din compozit

pe bază de fibr5 de bor.

Fig. 2- Avionul =rumman F)14Tomcat

Fa nivelul anului !( avionul cu decolare scurtă şi aterizare verticală 1ritish


23/31

05/15/16

Fa nivelul anului !(, avionul cu decolare scurtă şi aterizare verticală 1ritish

4erospace 6cGonnell Gouglas 4H%(1 Iarrier 99, avea de)a 2-7 din structura sa dinmaterialecompozite.

Fig. 2@ Avionul cu decolare 'curt5 i aterizare vertical5 :riti'< Aero'pace $c"onnell"ougla' A)+: 6arrier II

4proximativ o treime din structura avionului de luptă american F)22 Raptor este realizată


24/31

05/15/16 3

4proximativ o treime din structura avionului de luptă american F)22 Raptor este realizatădin materiale compozite.

Fig. 28 Avionul de atac F)22 Raptor

Avionul $i=)2; % în construcţia acestuia s%au folosit:


25/31

05/15/16 5

Avionul $i=)2; % în construcţia acestuia s%au folosit:• materiale compozite pe bază de fibre de carbon, aproximativ +7 din masă ?învelişuri,

derive, stabilizatoare, suprafeţe de comandăC&•alia)e aluminiu%litiu ?în construcţia fuzela)ului centralC.

Fig. 2+ Avionul de atac $i?oian =urevici $I= 2;

A altă utilizare a materialelor compozite în aeronautică este bombardierul invizibil


26/31

05/15/16 6

A altă utilizare a materialelor compozite în aeronautică este bombardierul invizibilNort


27/31

05/15/16 8

Aeronava )22, cu decolare verticală şi dublu rol % avion şi elicopter% are fusela)ul realizat din compozite, contribuind la o reducere a greutăţii cuaproximativ -37.

Fig .3 Aeronava )22 cu decolare vertical5 i dublu rol

DRONELE !au ar#ele viitorului- ,a(ate &n #are #%!ur% "e #ateriale


28/31

05/15/16 9

o#"o(ite "erfor#ante- !unt #inia"arate de (,or dotate u te2nologie dev'rf i folo!ite &n !o"uri de !"iona$.ș

Fig. 1 Armele

viitoruluiB"R#N!

Noul 6umvee, cel mai nou proiect al G4-=4 ?4genia pentru =roiecte de Jercetare 4vansatăd 4 ă = t l iC î l d '+ "( d l i


29/31

05/15/16 >

de 4părare a =entagonuluiC, în valoare de '+."(. dolari:%blinda)ul din materiale compozite asigură protecia celor patru soldai complet echipai i

tehnica de luptă din dotare&%datorită proporiei mari de materiale compozite folosite?uoareC, se poate transforma în

elicopter la acionarea unui singur buton, lu>ndui zborul.

Fig. 2 Noul 6umvee , autoturi'm de teren Di aeronav5

=entru protecia personalului militar aflat în teatrele de operaii de pe mapamond, au


30/31

05/15/16 0

5reutate $ , + /g?cu dispozitivele de fixareC

5reutate:

•

vesta $ D,( /g&•plăci ceramică $ 2K#,+/g L +,D /g

Gimensiuni plăci ceramice?mmC: #K2"K2

#reutate totală echipament$ %&' (g

Fig. Ca'c5 individual din ?evlar Fig.4 e't5 antiglonț cu pl5ci ceramice

fost proiectate echipamente din composite de înaltă performană, cum ar fi Eevlarul imaterialele ceramice.

Alte aplicații


31/31

05/15/16 1

Alte aplicații•aentralele eoliene sunt de asemenea construite din materiale compozite pe bază defibre de sticlă.•at>t palele centralei eoliene c>t si st>lpul central de susţinere sunt confecţionate din

aceste materiale care• înlocuiesc cu succes materialele metalice

Fig. - Alte aplicațiia Centrale eoliene b Ambarcațiuni, c #pere de art5, RG= 3-H

Aplicatii Fibre Carbon

Documents

Transcript of Aplicatii Fibre Carbon