為什麼Boeing 波音 787 採用複合材料製造
空中巴士 A350和波音 787是全球許多主要航空公司的最愛。營運商對這兩款寬體飛機在長途服務中的經濟性和客戶體驗之間的出色平衡表示讚賞。複合材料的使用支持了兩架飛機的這種效率。讓我們來看看為什麼Boeing製造商用這些材料來建造他們的發電站。
Qatar 787
強大的解決方案
最終，複合材料由兩種或多種具有不同物理和化學性質的不同材料製成。當組合起來時，它們比單獨的元素更強大。
複合材料並不是商業航空領域的新特徵。A320等流行的單通道飛機使用了一系列複合材料製成的部件，例如尾翼和水平尾翼。即使是A380等著名的寬體客機也採用了它們，複合材料構成了超大型客機機身的 20% 以上。
儘管如此，儘管複合材料一直是航空業的支柱，但近年來其使用量顯著增加。這種現象並不令人意外，因為它可以帶來許多好處。
複合材料不像鋁等標準材料那麼重。此外，外部因素不會磨損它們。這是 A350 和 787 一半以上的結構由複合材料製成的關鍵原因。
787 的重量佔 50%，體積佔 80% 為複合材料。該飛機的材質還包括 20% 鋁、15% 鈦、10% 鋼和 5% 其他材料。波音公司可以從這種結構中受益，因為在重量方面可以節省大量成本。儘管複合材料構成了結構的大部分，但總重量平均減輕了 20%。
此外，複合結構可以適應任何形狀。隨後，波音公司用多個筒形部件組成了 787 的機身。這種方法被用來形成許多需要組裝在一起的較小的鋁板。
最佳化結構
787 比任何以前的波音商用飛機都更常使用複合材料。相比之下，777 僅由 10% 的複合材料組成。該公司指出，複合材料使用的增加對製造週期產生了更廣泛的影響。例如，這家美國航空公司表示，由於該舉措，787 上的鈦合金用量已增加至機身總量的約 14%。
波音公司聲明如下：
「為特定應用選擇最佳材料意味著分析機身的每個區域，以確定最佳材料，考慮到零件在機身使用壽命期間所經歷的操作環境和負載。例如，鋁對拉伸載荷敏感，但能很好地處理壓縮載荷。另一方面，複合材料在處理壓縮載荷方面效率不高，但在處理張力方面卻表現出色。”
“Selecting the optimum material for a specific application meant analyzing every area of the airframe to determine the best material, given the operating environment and loads that a component experiences over the life of the airframe. For example, aluminum is sensitive to tension loads but handles compression very well. On the other hand, composites are not as efficient in dealing with compression loads but are excellent at handling tension,”
該公司補充說，這種材料的廣泛使用，特別是在機身的拉力負載區域，大大減少了鋁結構時的疲勞維護。
“這種類型的分析也導致鈦的使用增加。如果負載表明金屬是首選材料系統，但環境考慮表明鋁不是一個好的選擇，那麼鈦是一種出色的低維護設計解決方案。”
“This type of analysis has resulted in an increased use of titanium as well. Where loading indicates metal is a preferred material system but environmental considerations indicate aluminum is a poor choice, titanium is an excellent low-maintenance design solution.”
總而言之，在過程中使用鈦有幾個優點。它比鋁能更好地承受相當的負載。它的疲勞問題也少得多，並且具有很強的耐腐蝕性。這也是空中巴士公司也認知到的因素。這家歐洲飛機製造商強調鈦合金具有獨特的高強度重量比。這種耐熱金屬可支援更廣泛的飛機工業製造風扇和低級發動機壓縮機的盤、葉片和其他物體。
複合材料可以透過一系列簡單的步驟進行修復。首先是檢查飛機是否有損壞。然後在準備區域和材料之前去除損壞的材料。然後在進行最終檢查之前對飛機進行修理。
結合得很好 conclusion
總體而言，幾種不同的材料在飛機生產週期中佔有一席之地。空中巴士和波音都了解平衡製造流程以實現長期安全和成本優勢所需的謹慎方法。
空中巴士公司對複合材料充滿信心。該公司特別喜歡碳纖維增強塑膠（CFRP）。透過這種方法，數千個微小的碳纖維與塑膠樹脂鎖定到位，以提供相當大的剛性。
空中巴士公司表示，採用複合材料，飛機的機身可以變得更堅固、更輕。同時，正如波音公司指出的那樣，由於磨損減少，框架在使用時也需要更少的維護。例如，A350 所需的結構維護任務減少了 50%。此外，噴射客機的機身檢查週期為每 12 年一次。然而，A380 的時間表是每八年一次。
所獲得的效率效益是不可或缺的，特別是在當今每一分錢和每一排放都很重要的時代。空中巴士公司指出，輕質材料是確保燃油效率的關鍵，進而有助於永續發展。
熱衷於利用複合材料優勢的不僅是西方製造商。例如，俄羅斯的 MC-21 飛機正在使用複合材料，其設計者力求與波音 737 等飛機競爭。值得注意的是，已經完成的測試表明，該飛機的複合材料翼盒可以在不利的飛行條件下保持結構完整。
展望未來 Prospect
未來的建造無疑將繼續將複合材料部署到航空的下一個篇章。值得注意的是，波音公司耗資 10 億美元為其未來的寬體 777X建造了一個佔地 130 萬平方英尺（121,000 平方米）的複合材料機翼中心。空中巴士公司也一直在準備利用其下一代 ZEROe 氫推進概念部署新的複合材料技術。因此，複合材料仍將是商用航空的重要特徵。
畢竟，更堅固的機身可以讓營運商擁有更有效率的機隊。
此外，減輕的重量有助於航空公司運送更多乘客，同時燃燒更少的燃料並飛行更遠的距離。在這樣一個成本敏感的環境中，航空公司將獲得複合材料的長期利益。
Made of composite materials that make them lighter and more fuel-efficient (QATAR)