211service.com
„Boeing“ sudėtinė problema
Boeing sako, kad tai 787 Dreamliner – vidutinio dydžio, ekonomiškas keleivinis lėktuvas, kuris šiuo metu kuriamas – bus pirmasis komercinis orlaivis, kurio pagrindiniai konstrukciniai elementai yra pagaminti iš kompozicinių medžiagų, o ne iš aliuminio lydinių. Tikimasi, kad pakeitimai sumažins komponentų svorį 20 procentų, o tai žymiai padidins degalų naudojimo efektyvumą.
Malda ir sparnas: Praėjusiais metais buvo pristatytas išankstinis „Boeing 787“, tačiau jo sparno dėžutės (viršuje) – pagrindinės kiekvieno sparno konstrukcijos – dalys buvo susvyruotos atliekant testus nepalankiausiomis sąlygomis. Iš kompozicinių medžiagų pagamintos konstrukcijos matmenys yra daugiau nei 15 metrų x 5 metrai ir sveria 55 000 svarų, įskaitant bandymo įrangą ir prietaisus. Bendrovė griežtina šią versiją, tobulindama būsimų sparnų dėžių dizainą.
Tokios kompozicinės medžiagos – itin stipraus anglies pluošto ir epoksidinės dervos sluoksniai – jau seniai buvo naudojamos kariniuose lėktuvuose, kur pinigai retai būna objektas, ir komerciniuose purkštukuose, skirtuose tokioms dalims kaip bagažo lentynų rėmai. Tačiau „Boeing“ mokosi, kaip sudėtinga gali būti kompozitų efektyvi analizė ir ekonomiška komercinių reaktyvinių konstrukcijų gamyba. Įmonei teko atidėti 787 pristatymą, nes atliekant testavimą nepalankiausiomis sąlygomis kompozitinės sparnų dėžutės elementai – pagrindinė kiekvieno sparno viduje esanti konstrukcija – susvyravo.
Sparnų dėžė prasideda maždaug plokštumos viduryje ir tęsiasi maždaug du trečdalius sparnų ilgio. Šį pagrindinį komponentą – daugiau nei 15 metrų ilgio ir 5 metrų pločio – suprojektavo ir pagamino Boeing kartu su „Mitsubishi Heavy Industries“. ir Fuji Heavy Industries , Japonijoje. Patas Shanahanas 787 programos viceprezidentas praėjusią savaitę per konferencinį pokalbį sakė, kad atliekant konstrukcinius bandymus nustatyta, kad reikia sutvirtinti centrinio sparno dėžės elementus.
Pataisymui reikia pridėti naujų laikiklių ir kitų dalių prie jau pastatytų sparnų dėžių, taip pat pakeisti dar nepastatytų dėžių dizainą. Esamų dėžių modifikavimas įsiskverbs į laidų kelius ir padidins problemas. Taigi „Boeing“ atideda 787 pristatymo datą maždaug šešiems mėnesiams, nuo 2009 m. pirmojo ketvirčio iki trečiojo ketvirčio.
Kompozitų problema nėra ta, kad jie nėra stiprūs; tai, kad jie yra tokie sudėtingi viduje. Jie susideda iš sluoksnių, orientuotų skirtingomis kryptimis; tie sluoksniai, savo ruožtu, yra pagaminti iš atskirų pluoštų, kurių sudėtis gali šiek tiek skirtis. Dėl to inžinieriams sunku tiksliai imituoti savo našumą naudojant kompiuterinius modelius, skirtus išankstinio gamybos bandymams.
Kompozitines medžiagas yra sunkiau analizuoti nei paprastus vienarūšius metalus, sako Džonas Hansmanas , direktorius Tarptautinis oro susisiekimo centras , MIT. Jūs paprastai nemodeliuojate kiekvieno struktūros pluošto, todėl sugalvojate modelius, kuriuose yra supaprastinimų.
Be to, pasak jo, kompozitai leidžia inžinieriams sukurti pasirinktines formas, tačiau šios tinkintos formos papildo ir taip sudėtingą modeliavimo problemą. Turite daug daugiau dizaino variantų, kurie gali būti ir stiprybė, ir silpnybė. Yra daug daugiau dalykų, kuriuos galiu padaryti su kompozitinėmis medžiagomis – pridėti stiprumo konkrečiose vietose, jį atimti – bet tada jūs turite unikalių kompozicinių medžiagų geometrijos ir konkretaus išdėstymo derinius.
„Boeing“ mechaniniai įtempių bandymai prasideda nuo tipinių dalių (žinomų kaip kuponai), tada pereinama prie vis didesnių konstrukcijos dalių ir galiausiai prie visos konstrukcijos. „Boeing“ konstrukcines dalis sudeda į didžiules hidraulines mašinas, kurios jas lenkia ir suka, kad imituotų įtempius, kurie gerokai viršija blogiausias tikėtas sąlygas realių skrydžių metu. Būtent tokių bandymų metu išryškėjo problemos dėl sparnų dėžės konstrukcinių dalių.
Shanahanas praėjusios savaitės konferencinio pokalbio metu sakė, kad „Boeing“ problemą atskleidė ankstesnėje modeliavimo analizėje padarytoje klaidoje, tačiau jis nepaaiškino detalių. Mes jį atradome. Mes grįšime ir pataisysime, sakė jis. Shanahanas pridūrė, kad „Boeing“ neprarado tikėjimo savo sprendimais plačiau naudoti kompozitus; 95 procentai iš tūkstančių testų davė tokius pat gerus arba geresnius nei tikėtasi rezultatus. Jis gyrėsi per vieną tokį bandymą – iš kompozicinės fiuzeliažo statinės – inžinieriai turėjo sustabdyti bandymą, bijodami sulaužyti bandymo įrangą.
Davidas Roylance'as Kompozitų ekspertas ir MIT medžiagų inžinerijos docentas teigia, kad „Boeing“ patirtis su 787 rodo, kad pramonė vis dar mokosi plačiau naudoti kompozitus komerciniuose lėktuvuose. Jis sako, kad su kompozitais yra daug įvairių dalykų, kurie yra sukonstruoti, bet skiriasi nuo metalų. Taigi reikia laiko, kad žmonės jaustųsi patogiai.