ما هي المواد غير المعدنية المكونة للطائرات

في الأربعينيات من القرن الماضي بدأت صناعة الطائرات في تطوير ألياف تركيبية لتحسين تصميم الطائرات، ومنذ ذلك الوقت تم استخدام المواد المركبة أكثر فأكثر، وعند ذكر المواد المركبة يفكر معظم الناس في الألياف الزجاجية فقط أو ربما الجرافيت أو الأراميد (كيفلر)، بحيث بدأت المركبات في مجال الطيران ولكن يتم تبنيها الآن من قبل العديد من الصناعات الأخرى، بما في ذلك سباقات السيارات والسلع الرياضية وركوب القوارب وكذلك استخدامات صناعة الدفاع.

العبوات Packings

العبوات مصنوعة من المطاط الصناعي أو الطبيعي، حيث تُستخدم عمومًا كـ أختام تشغيل، أي في الوحدات التي تحتوي على أجزاء متحركة، مثل أسطوانات التشغيل والمضخات وصمامات التحديد وما إلى ذلك، بحيث تصنع العبوات على شكل حلقات على شكل حرف O وحلقات على شكل V وحلقات على شكل حرف U وكل منها مصمم لغرض معين.

عبوات الحلقة الدائرية O-Ring Packings

تستخدم عبوات الحلقة O لمنع التسرب الداخلي والخارجي، كما يعتبر هذا النوع من حلقات التعبئة والتغليف بشكل فعال في كلا الاتجاهين وهو النوع الأكثر استخدامًا، أما في التركيبات المعرضة لضغوط تزيد عن 1500 رطل/ بوصة مربعة، تُستخدم الحلقات الاحتياطية مع حلقات O لمنع البثق وعندما تتعرض عبوة الحلقة O للضغط من كلا الجانبين، كما هو الحال في أسطوانات التشغيل، يجب استخدام حلقتين احتياطيتين، واحدة على جانبي الحلقة O وعندما تتعرض الحلقة O للضغط على جانب واحد فقط.

كما يتم استخدام حلقة احتياطية واحدة بشكل عام في هذه الحالة، ويتم وضع الحلقة الاحتياطية دائمًا على جانب الحلقة O بعيدًا عن الضغط، وتم تجميع المواد التي يتم تصنيع الحلقات من خلالها لظروف تشغيل ودرجات حرارة وسوائل مختلفة، ومن المحتمل ألّا تؤدي الحلقة O المصممة خصيصًا للاستخدام كختم ثابت المهمة عند تثبيتها على جزء متحرك مثل المكبس الهيدروليكي، حيث تتشابه معظم الحلقات O في المظهر والملمس، ولكن قد تختلف خصائصها بشكل كبير، تعتبر الحلقة O غير مجدية إذا كانت غير متوافقة مع سائل النظام ودرجة حرارة التشغيل.

يجب استلزام التقدم في تصميم الطائرات لتركيبات (O-ring) جديدة لتلبية ظروف التشغيل المتغيرة بحيث تم إنشاء حلقات O الهيدروليكية في الأصل وفقًا لأرقام مواصفات (AN) (6227 و6230 و6290)؛ للاستخدام في سائل (MIL-H-5606) في درجات حرارة تتراوح من -65 درجة فهرنهايت إلى +160 درجة فهرنهايت وعندما رفعت التصميمات الجديدة درجات حرارة التشغيل إلى 275 درجة فهرنهايت، تم تطوير المزيد من المركبات وتحسينها.

في الآونة الأخيرة، تم تطوير مركب يوفر أداء محسنًا في درجات الحرارة المنخفضة دون التخلي عن أداء درجات الحرارة العالية، ممّا يجعل السلسلة الأخرى قديمة، كما تم استخدام هذه المواد المتفوقة في سلسلة (MS28775) هذه السلسلة هي الآن المعيار لأنظمة (MIL-H-5606)، والتي قد تختلف فيها درجة الحرارة من -65 درجة فهرنهايت إلى +275 درجة فهرنهايت، وتتيح الشركات المصنعة ترميزًا لونيًا لبعض الحلقات O ولكن هذه ليست طريقة موثوقة أو كاملة لتحديد الهوية.

كما لا يحدد نظام الترميز اللوني الأحجام ولكن فقط تماثل سوائل النظام أو البخار، وفي بعض الحالات الشركة المصنعة، ستحتوي رموز الألوان على الحلقات O المتماثلة مع سائل (MIL-H-5606) دائمًا على اللون الأزرق ولكنها قد تتضمن أيضًا على ألوان حمراء أو ألوان أخرى.

أساسيات المواد غير المعدنية للطائرات

يتم تعريف المادة “المركبة” على أنّها خليط من مواد أو أشياء مختلفة، هذا التعريف عام لدرجة أنه يمكن أن يشير إلى السبائك المعدنية المصنوعة من عدة معادن مختلفة؛ لتعزيز القوة أو الليونة أو الموصلية أو أي خصائص مرغوبة، وبالمثل فإنّ تركيبة المواد المركبة عبارة عن مزيج من التعزيزات مثل الألياف أو الطولي أو الجسيم محاطاً ومثبتًا في مكانه بواسطة مادة راتنجية ومكوناً هيكلًا.

بشكل منفصل يختلف التعزيز والراتنج اختلافًا كبيرًا عن حالتهما المشتركة، وحتى في حالتها المشتركة لا يزال من الممكن تحديدها بشكل فردي وفصلها ميكانيكيًا كمركب واحد والخرسانة، ويتكون من الأسمنت (الراتنج) والحصى أو قضبان التسليح من أجل إنشاء الخرسانة.

مزايا المواد المركبة غير المعدنية في الطائرات

• نسبة عالية من القوة إلى الوزن.

• نقل الإجهاد من الألياف إلى الألياف يسمح به الترابط الكيميائي.

• المعامل (نسبة الصلابة إلى الكثافة) 3.5 إلى 5 مرات من الفولاذ أو الألومنيوم.

• عمر أطول من المعادن.

• مقاومة عالية للتآكل.

• مقاومة الشد من 4 إلى 6 مرات من الفولاذ أو الألومنيوم.

• مرونة أكبر في التصميم.

•  البناء المستعبدين يزيل المفاصل والمثبتات.

• سهولة الإصلاح.

عيوب المواد المركبة غير المعدنية في الطائرات

• طرق الفحص التي يصعب إجراؤها، ولا سيما الكشف عن التشويش بحيث سيؤدي التقدم التكنولوجي إلى تصحيح هذه المشكلة في النهاية.

• عدم وجود قاعدة بيانات تصميم طويلة المدى وأساليب تكنولوجية جديدة نسبيًا.

• التكلفة.

• معدات معالجة باهظة الثمن.

• عدم وجود نظام منهجي موحد.

• مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد والعمليات والتقنيات.

• نقص عام في معرفة وخبرة الإصلاح.

• المنتجات غالبا ما تكون سامة وخطيرة.

• عدم وجود منهجية موحدة للبناء والإصلاحات.