Odolný materiál pro letecký průmysl
Unikátní technologie TitanWeave umožnila vytvořit nový lehký kompozitní materiál s vysokou odolností vůči proražení. Je vhodný pro použití v odvětvích, jako je letecký a kosmický průmysl.
Srážky s ptáky představují pro letadla vážnou hrozbu kvůli možnému poškození, které mohou způsobit na jejich konstrukci. Vlákny vyztužené polymerní (FRP) kompozity nabízejí vysokou pevnost, nízkou hmotnost a menší výrobní náklady ve srovnání s konvenčními leteckými materiály, ale mají relativně špatnou rázovou houževnatost, což vyžaduje použití těžších komponent FRP, aby byla zajištěna strukturální integrita po nárazu. Bezpečnost letadel je sice zachována, ale jejich konstrukce jsou mnohem těžší.
Úsilí o inovace v nových materiálech, které by mohly nabídnout lepší nárazovou výkonnost s nižší hmotností, vedoucí ke snížení spotřeby paliva a emisí, přivedlo britskou zbrojařskou firmu QinetiQ k vytvoření TitanWeave. Jde o inovativní technologii, která se spoléhá na účinné a kontrolované zavádění drátů ze slitiny titanu absorbujících vysokou energii, známých jako Shape Memory Alloy (SMA), do plastu vyztuženého vlákny (FRP). Patentovaný proces kombinuje drát SMA, který vydrží velké množství plastické deformace při vysokém namáhání, s tradičními FRP, což umožňuje optimalizované využití kompozitů a potenciální snížení hmotnosti současných komponent až o 40 %. Prvek SMA poskytuje zvýšenou schopnost absorbovat energii před penetrací konstrukcí, což představuje významnou skokovou změnu v rázovém výkonu FRP, přičemž výběr, geometrie a architektura SMA jsou řízeny tak, aby bylo zajištěno zachování vysokých specifikací FRP.
Výsledkem je nákladově efektivní, lehký kompozitní materiál odolný proti průniku. Tato chytrá struktura vydrží velké množství elastických a plastických deformací při vysokém namáhání a má zvýšenou schopnost absorbovat energii. Jinými slovy: nabízí velkou odolnost vůči poškození při nárazu. Ve srovnání s běžnými kompozitními materiály může poskytnout trojnásobné zvýšení odolnosti proti průniku a o 212 % vyšší absorpci energie.
Technologie TitanWeave tak najde uplatnění všude, kde představuje hrozbu náraz, ale zejména tam, kde musí strukturální hmota odolávat riziku nárazu během provozu. Hmotnost těchto struktur se pomocí TitanWeave značně sníží bez zvýšení nákladů. Studie prokázaly, že kompozitní materiály vyztužené SMA, mohou být zahrnuty do typického povrchu náběžné hrany křídla letadla, což umožňuje výrazné snížení hmotnosti pro danou úroveň ochrany před nárazovým poškozením cizím předmětem nebo úderem ptáka.
Navíc současné kompozitní struktury vyžadují ochranu před vlivy prostředí a úderu blesku obvykle parazitními materiály přidanými na povrch konstrukce. To přináší zvýšenou hmotnost a další náklady. Začleněním nové technologie se ale potřeba těchto parazitických vrstev eliminuje, což nabízí další snížení nákladů i hmotnosti.
Vladimír Kaláb
Foto: Qinetix, EASA
123
