1. چگونه خواص منحصر به فرد آلومینیوم آن را برای هواپیمایی اولیه و مهندسی مدرن هوافضا ضروری کرد؟
چگالی کم آلومینیوم (تقریباً یک سوم فولاد) جفت شده با نسبت قدرت به وزن بالا ، آن را برای غلبه بر گرانش ایده آل کرد. پیشگامان اولیه مانند برادران رایت در آنها از آلومینیوم استفاده می کردندبروشور 1موتور (1903) برای کاهش وزن ضمن حفظ یکپارچگی ساختاری. امروز ، آلیاژهای آلومینیومی مانند2024-T3 (در بدنه ها استفاده می شود) و7075-T6 (برای بالها و دنده های فرود) طراحی سبک وزن را با استحکام کششی استثنایی ، برای رسیدگی به فشارهای آیرودینامیکی و تقاضای بارگذاری بسیار مهم است.
2.-آلیاژهای آلومینیوم (به عنوان مثال ، {1} t6) در غلبه بر چالش های ساختاری برای هواپیماهای پر سرعت و فضاپیما بازی کردند؟
problem: محیط های هوافضا (آب نمکی ، رطوبت ، اکسید کننده در موشک ها) سایش را تسریع می کنند.
solution: عناصر آلیاژ مانند روی و منیزیم در 7075- t6 مقاومت در برابر خوردگی را تقویت می کنند. تکنیک های پیشرفته شکل گیری (به عنوان مثال ، forging isothermal) میکرو قطعات را در اجزای مهم مانند تیغه های توربین کاهش می دهد.
role از آلیاژ: atlas v و delta IV موشک ها از آلیاژهای آلومینیومی-لیتیوم (به عنوان مثال ، 2090- t83) برای مخازن سوخت استفاده می کنند ، ترکیب قدرت سبک با سختی کرایوژنیک.
مخازن خارجی شاتل space استفاده شده 2219- t87 آلیاژ آلومینیوم-مس-مس ، برای هر دو هیدروژن مایع (درجه 3 {3}}) و استرس آیرودینامیکی بهینه شده است.
3. چرا آلومینیوم بیش از سایر فلزات مانند فولاد یا تیتانیوم برای اجزای مهم هوافضا مانند بدنه ها و بال ها انتخاب شد؟
الومینیوم چگالی (2.7 گرم در سانتی متر مربع) داردیک سوم از فولاد (7.8 گرم در سانتی متر مربع) و از تیتانیوم سبک تر است (4.5 گرم در سانتی متر مربع). هنگامی که آلیاژ شد (به عنوان مثال ، {4}} t3 ، 7075- t6) ، به یک دست می یابدنسبت قدرت به وزن ، آن را برای کاهش توده ساختاری و در عین حال حفظ یکپارچگی ایده آل می کند.
فولاد ، گرچه قوی تر است ، اما وزن ممنوع ، صدمه به راندمان سوخت و ظرفیت بار را اضافه می کند. تیتانیوم ، اگرچه قوی تر و سبک تر از فولاد است ، بسیار متراکم تر از آلومینیوم و به میزان قابل توجهی گران تر است. آلومینیوم به طور طبیعی یک را تشکیل می دهدلایه اکسید محافظ ، مقاومت در برابر زنگ زدگی و تخریب در محیط های مرطوب ، شور یا با ارتفاع زیاد. این امر نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد و طول عمر هواپیما را افزایش می دهد.
مقاومت در برابر خوردگی: لایه اکسید طبیعی آلومینیوم نیازهای تعمیر و نگهداری را به حداقل می رساند و طول عمر هواپیما را گسترش می دهد (آثار هوایی مدرن آخرین25 - 30+ سال) ، کاهش زباله مواد 3.
بازیافت حلقه بسته: بیش از90 ٪ آلومینیوم حمل و نقل هوایی بازیافت 4 است. بازیافت نیاز به 95 ٪ ~ انرژی کمتری نسبت به تولید اولیه دارد ، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای توسط90% در هر تن.
4. در چه راه هایی آلومینیوم در بهره وری سوخت و پایداری در حمل و نقل هوایی تجاری و نظامی نقش داشته است؟
مقاومت در برابر خوردگی : لایه اکسید طبیعی آلومینیوم نیازهای نگهداری را به حداقل می رساند و طول عمر هواپیما را گسترش می دهد (هواپیماهای مدرن آخرین 25 - 30+ سال) ، کاهش زباله مواد. بازیافت حلقه حلقه: بیش از 90 ٪ از آلومینیوم حمل و نقل هوایی بازیافت می شود. بازیافت نیاز به 95 ٪ ~ انرژی کمتر از تولید اولیه دارد ، و انتشار گازهای گلخانه ای CO را با 90 ٪ در هر تن کاهش می دهد. performance عملکرد محدوده: خطوط هوایی سبک تر محدوده های پرواز طولانی تر را با همان بار سوخت فعال می کند ، برای هر دو سفر تجاری (به عنوان مثال ، آلیاژهای آلومینیومی-لیتیوم بوئینگ 787) و مأموریت های نظامی (به عنوان مثال ، C {11}} هرکول) بسیار مهم است.
5. چه روندها یا چالش های نوظهور (به عنوان مثال ، رقابت از کامپوزیت ها) ممکن است تسلط آلومینیوم را در طراحی آینده هوافضا تغییر شکل دهد؟
آلیاژهای آلومینیوم-لیتیم (الی): آلیاژهای جدیدتر مانند AA 2099 چگالی را توسط کاهش می دهند5–7% در حالی که مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد ، با کامپوزیت ها در برنامه های حساس به هزینه رقابت می کند. آلیاژهای اصلاح شده توسط اسکاندیم: افزودنیهای اسکاندیم باعث افزایش قابلیت جوشکاری و عملکرد با دمای بالا ، گسترش زنده ماندن آلومینیوم در فضاپیمای هیپرسونیک و قابل استفاده مجدد می شود.آسیب پذیری های زنجیره ای تأمین: اختلالات ژئوپلیتیکی در معدن بوکسیت و هزینه های انرژی پایداری قیمت را تهدید می کند.محدودیت های حرارتی: نقطه ذوب پایین آلومینیوم (660 درجه) استفاده در برنامه های پر سرعت (به عنوان مثال ، وسایل نقلیه هیپرسونیک) را محدود می کند و به نفع تیتانیوم و سرامیک است.
