вести

Већ педесетих година 20. века,композити ојачани стакленим влакнимакоришћени су у неносећим компонентама трупа хеликоптера, као што су оклопи и инспекцијски отвори, иако је њихова примена била прилично ограничена.

Револуционарни напредак у композитним материјалима за хеликоптере догодио се 1960-их година успешним развојем лопатица ротора од композита ојачаних стакленим влакнима. Ово је показало изузетне предности композита - супериорну чврстоћу на замор, вишеструки пренос оптерећења, карактеристике спорог ширења пукотина и једноставност компресионог обликовања - које су у потпуности реализоване у применама лопатица ротора. Инхерентне слабости композита ојачаних влакнима - ниска међуслојна чврстоћа на смицање и осетљивост на факторе околине - нису негативно утицале на дизајн или примену лопатица ротора.

Док металне лопатице обично имају век трајања који не прелази 2000 сати, композитне лопатице могу достићи век трајања већи од 6000 сати, потенцијално неограничен, и омогућавају одржавање на основу стања. Ово не само да побољшава безбедност хеликоптера, већ и значајно смањује трошкове лопатица током целог животног циклуса, што доноси значајне економске користи. Једноставан, лак за коришћење процес компресионог обликовања и вулканизације за композите, у комбинацији са могућношћу прилагођавања чврстоће, крутости (укључујући карактеристике пригушења), омогућава ефикаснија побољшања аеродинамичких профила и оптимизације у дизајну лопатица ротора, као и оптимизацију структурне динамике ротора. Од 1970-их, истраживање нових аерофоида је довело до низа високоперформансних профила лопатица хеликоптера. Ови нови аерофоиди имају прелаз са симетричних на потпуно закривљене, асиметричне дизајне, постижући значајно повећане максималне коефицијенте узгона и критичне Махове бројеве, смањене коефицијенте отпора и минималне промене у коефицијентима момента. Побољшања у облицима врхова лопатица ротора - од правоугаоних до стреласто закривљених врхова; параболични стреласто закривљени врхови надоле; до напредних танких, померајућих BERP врхова — имају значајно побољшану аеродинамичку расподелу оптерећења, интерференцију вртлога, вибрације и карактеристике буке, чиме се повећава ефикасност ротора.

Штавише, конструктори су имплементирали мултидисциплинарну интегрисану оптимизацију аеродинамике и структурне динамике лопатица ротора, комбинујући оптимизацију композитних материјала са оптимизацијом дизајна ротора како би постигли побољшане перформансе лопатица и смањење вибрација/буке. Сходно томе, до краја 1970-их, скоро сви новоразвијени хеликоптери су усвојили композитне лопатице, док је накнадна уградња старијих модела са металних лопатица у композитне дала изузетно ефикасне резултате.

Главни разлози за усвајање композитних материјала у структурама хеликоптерског трупа укључују: сложене закривљене површине спољашњости хеликоптера, заједно са релативно ниским структурним оптерећењем, што их чини погодним за израду од композитних материјала како би се побољшала толеранција на структурна оштећења и осигурао безбедан и поуздан рад; потражња за смањењем тежине структура трупа и за опште и за борбене хеликоптере; и захтеви за структурама које апсорбују удар и стелт дизајном. Да би се задовољиле ове потребе, Институт за истраживање примењене технологије ваздухопловства америчке војске основао је Програм напредних композитних структура трупа (ACAP) 1979. године. Од 1980-их, када су хеликоптери попут Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 и европског MBB BK-117 са потпуно композитним структурама трупа започели пробне летове, до успешне интеграције композитних крила и трупа V-280 од стране Bell Helicopter-а 2016. године, развој хеликоптера са потпуно композитним структурама трупа је направио значајан напредак. У поређењу са референтним авионима од алуминијумских легура, композитни трупови авиона пружају значајне предности у тежини трупа, трошковима производње, поузданости и одржавању, испуњавајући циљеве ACAP програма као што је наведено у Табели 1-3. Сходно томе, стручњаци тврде да замена алуминијумских трупова авиона композитним структурама има значај упоредив са преласком са дрвених на металне структуре из 1940-их.

Наравно, обим употребе композитних материјала у структурама трупа је уско повезан са спецификацијама дизајна хеликоптера (метрикама перформанси). Тренутно, композитни материјали чине 30% до 50% тежине структуре трупа код средњих и тешких јуришних хеликоптера, док војни/цивилни транспортни хеликоптери користе веће проценте, достижући 70% до 80%. Композитни материјали се првенствено користе у компонентама трупа као што су репна нога, вертикални стабилизатор и хоризонтални стабилизатор. Ово служи двема сврхама: смањењу тежине и лакоћи формирања сложених површина попут вертикалних стабилизатора са каналима. Структуре које апсорбују удар такође користе композите како би се постигла уштеда на тежини. Међутим, за лаке и мале хеликоптере са једноставнијим структурама, мањим оптерећењима и танким зидовима, употреба композита не мора нужно бити исплатива.