habari

Mapema miaka ya 1950,mchanganyiko ulioimarishwa wa nyuzi za glasizilitumika katika vipengele visivyobeba mzigo vya fremu za hewa za helikopta, kama vile sehemu za mbele na sehemu za ukaguzi, ingawa matumizi yake yalikuwa machache sana.

Maendeleo ya mafanikio katika vifaa vya mchanganyiko kwa helikopta yalitokea katika miaka ya 1960 pamoja na maendeleo yaliyofanikiwa ya vile vya rotor vyenye mchanganyiko vilivyoimarishwa na nyuzi za kioo. Hii ilionyesha faida bora za vile vya mchanganyiko—nguvu ya juu ya uchovu, uhamishaji wa mzigo wa njia nyingi, sifa za uenezaji wa nyufa polepole, na urahisi wa ukingo wa mgandamizo—ambavyo vilitambuliwa kikamilifu katika matumizi ya vile vya rotor. Udhaifu wa asili wa vile vya mchanganyiko vilivyoimarishwa na nyuzi—nguvu ya chini ya kukata kati ya laminar na unyeti kwa mambo ya mazingira—haukuathiri vibaya muundo au matumizi ya vile vya rotor.

Ingawa vile vya chuma kwa kawaida huwa na maisha yasiyozidi saa 2000, vile vya mchanganyiko vinaweza kufikia maisha yanayozidi saa 6000, pengine bila kikomo, na kuwezesha matengenezo kulingana na hali. Hii sio tu kwamba huongeza usalama wa helikopta lakini pia hupunguza kwa kiasi kikubwa gharama ya mzunguko mzima wa vile, na kutoa faida kubwa za kiuchumi. Mchakato wa ufinyanzi na urekebishaji wa mgandamizo rahisi na rahisi kufanya kazi kwa vile vya mchanganyiko, pamoja na uwezo wa kurekebisha nguvu, ugumu (ikiwa ni pamoja na sifa za unyevu), huwezesha uboreshaji na uboreshaji wa wasifu wa aerodynamic katika muundo wa vile vya rotor, pamoja na uboreshaji wa mienendo ya kimuundo ya rotor. Tangu miaka ya 1970, utafiti kuhusu vizuizi vipya vya hewa umetoa mfululizo wa wasifu wa vile vya helikopta vyenye utendaji wa hali ya juu. Vizuizi hivi vipya vya hewa vina mabadiliko kutoka kwa ulinganifu hadi miundo iliyopinda kikamilifu, isiyolingana, kufikia ongezeko kubwa la vizuizi vya kuinua vya juu na nambari muhimu za Mach, vizuizi vya kuburuza vilivyopunguzwa, na mabadiliko madogo katika vizuizi vya wakati. Maboresho katika maumbo ya ncha ya vile vya rotor—kutoka kwa ncha za mstatili hadi zilizofagiliwa, zilizopunguzwa; ncha zilizopinda chini zenye paraboliki; kwa ncha nyembamba za BERP zilizofagiliwa kwa hali ya juu—zimeboresha kwa kiasi kikubwa usambazaji wa mzigo wa aerodynamic, mwingiliano wa vortex, mtetemo, na sifa za kelele, na hivyo kuongeza ufanisi wa rotor.

Zaidi ya hayo, wabunifu walitekeleza uboreshaji jumuishi wa taaluma mbalimbali wa aerodynamics ya blade za rotor na mienendo ya kimuundo, wakichanganya uboreshaji wa nyenzo mchanganyiko na uboreshaji wa muundo wa rotor ili kufikia utendaji ulioboreshwa wa blade na kupunguza mtetemo/kelele. Kwa hivyo, kufikia mwishoni mwa miaka ya 1970, karibu helikopta zote mpya zilizotengenezwa zilipitisha blade mchanganyiko, huku zikirekebisha mifumo ya zamani yenye blade za chuma hadi zile mchanganyiko zilitoa matokeo yenye ufanisi wa ajabu.

Mambo ya msingi ya kuzingatia kwa ajili ya kutumia vifaa mchanganyiko katika miundo ya fremu za hewa za helikopta ni pamoja na: nyuso ngumu zilizopinda za nje za helikopta, pamoja na mzigo mdogo wa kimuundo, na kuzifanya zifae kwa utengenezaji mchanganyiko ili kuongeza uvumilivu wa uharibifu wa kimuundo na kuhakikisha uendeshaji salama na wa kuaminika; mahitaji ya kupunguza uzito katika miundo ya fremu za hewa kwa helikopta za matumizi na mashambulizi; na mahitaji ya miundo inayofyonza ajali na muundo wa siri. Ili kushughulikia mahitaji haya, Taasisi ya Utafiti wa Teknolojia Inayotumika ya Anga ya Jeshi la Marekani ilianzisha Programu ya Advanced Composite Airframe (ACAP) mnamo 1979. Kuanzia miaka ya 1980, wakati helikopta kama Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360, na MBB BK-117 ya Ulaya yenye fremu za hewa zenye composite zilianza safari za majaribio, hadi ujumuishaji wa mafanikio wa Bell Helikopta wa mabawa ya V-280 na fuselage mnamo 2016, maendeleo ya helikopta za fremu za hewa zenye composite zote yamepiga hatua kubwa. Ikilinganishwa na ndege za marejeleo ya aloi ya alumini, fremu za hewa zenye mchanganyiko hutoa faida kubwa katika uzito wa fremu za hewa, gharama za uzalishaji, kuegemea, na udumishaji, ikifikia malengo ya mpango wa ACAP kama ilivyoainishwa katika Jedwali 1-3. Kwa hivyo, wataalam wanadai kwamba kubadilisha fremu za hewa za alumini na miundo yenye mchanganyiko kuna umuhimu sawa na mabadiliko ya miaka ya 1940 kutoka fremu za hewa za kitambaa cha mbao hadi miundo ya chuma.

Kwa kawaida, kiwango cha matumizi ya nyenzo mchanganyiko katika miundo ya fremu za hewa kinahusiana kwa karibu na vipimo vya muundo wa helikopta (vipimo vya utendaji). Hivi sasa, nyenzo mchanganyiko huhesabu 30% hadi 50% ya uzito wa muundo wa fremu za hewa katika helikopta za mashambulizi ya kati na nzito, huku helikopta za usafiri wa kijeshi/raia zikitumia asilimia kubwa zaidi, na kufikia 70% hadi 80%. Vifaa mchanganyiko hutumika hasa katika vipengele vya fuselage kama vile boom ya mkia, kiimarishaji wima, na kiimarishaji mlalo. Hii inatimiza madhumuni mawili: kupunguza uzito na urahisi wa kutengeneza nyuso tata kama vile viimarishaji wima vilivyo na mifereji. Miundo inayofyonza ajali pia hutumia mchanganyiko ili kuokoa uzito. Hata hivyo, kwa helikopta nyepesi na ndogo zenye miundo rahisi, mizigo ya chini, na kuta nyembamba, matumizi ya mchanganyiko huenda yasiwe ya gharama nafuu.