I. Bahan permukaan
Kebanyakan struktur sarang lebah yang digunakan dalam pembinaan pesawat mempunyai bahan permukaan aluminium, gentian kaca, kevlar® atau gentian karbon. Panel permukaan gentian karbon tidak boleh digunakan dengan bahan teras sarang lebah aluminium kerana ia menyebabkan pengaratan aluminium. Titanium dan keluli digunakan untuk aplikasi khusus dalam struktur suhu tinggi. Bahan yang menghadap untuk banyak komponen, seperti spoiler dan kawalan penerbangan, sangat nipis, kadangkala hanya 3 hingga 4 ketebalan (bermaksud mm). Laporan parametrik telah menunjukkan bahawa plat menghadap ini tidak mempunyai rintangan hentaman yang baik.
Ⅱ. Bahan teras
2.1 Teras sarang lebah
Setiap bahan teras sarang lebah boleh mempunyai ciri-ciri tertentu yang baik. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 19, bahan teras yang paling biasa digunakan untuk struktur sarang lebah pesawat ialah kertas aramid (Nomex®atau Korex®). Gentian kaca digunakan untuk aplikasi kekuatan yang lebih tinggi.
Rajah 19: Bahan teras sarang lebah
-Kertas Kraft - Kekuatannya agak rendah, digunakan dalam kuantiti yang banyak untuk sifat penebat yang baik dan kos yang rendah.
-Termoplastik - Jisim termanya menebat dengan baik, menyerap dengan baik atau boleh ditetapkan semula untuk orientasi, kelembapan dan rintangan kimia. Ia serasi dengan alam sekitar, menyenangkan dari segi estetik dan kos yang agak rendah.
Aluminium - kekuatan optimum, nisbah berat kepada berat yang tinggi dan penyerapan tenaga, sifat pemindahan haba yang baik, sifat perisai elektromagnet, pemprosesan mudah, kos yang agak rendah.
-Keluli-Sifat pemindahan haba yang baik, sifat perisai elektromagnet dan rintangan haba.
-Logam khusus (titanium)-dengan kekuatan yang agak tinggi, nisbah berat, prestasi pemindahan haba yang baik, rintangan kimia, dan rintangan haba kepada suhu tinggi.
-Kertas Aramid- Dengan rintangan api, kalis api, sifat penebat yang baik, sifat dielektrik yang rendah, dan mudah dibentuk.
-Serat Kaca- Ia mempunyai ricih yang mudah, dielektrik yang rendah, penebat yang baik, dan mudah dibentuk.
-Serat karbon-ia mengekalkan kestabilan karbon, suhu tinggi, kekakuan tinggi, dan pekali pengembangan haba yang sangat rendah, mudah untuk mengawal kekonduksian terma, modulus ricih agak tinggi, tetapi mahal.
-Seramik - Rintangan haba suhu tinggi adalah baik, penebat yang baik, dan mempunyai struktur sel yang sangat kecil, tetapi mahal.
Teras sarang lebah untuk aplikasi aeroangkasa biasanya heksagon. Teras ini diperbuat daripada kepingan nipis bertindan terikat kedudukan khas. Lembaran yang disusun diregangkan menjadi bentuk heksagon. Mereka yang memanjang dalam arah mendatar dirujuk sebagai arah jalur.
Teras heksagon dikotomi mempunyai satu lagi lapisan bahan potong silang ke dalam setiap heksagon. Sarang lebah dichroic lebih keras dan lebih kuat daripada teras heksagon. Teras yang terlalu tegang dibuat dengan mengembangkan kertas untuk mencipta heksagon. Teras yang terlalu regangan mempunyai teras segi empat tepat. Teras yang terlalu regangan adalah fleksibel berserenjang dengan arah jalur, menggunakan lengkung mudah. Teras berbentuk loceng, atau teras melengkung, mempunyai bahan teras melengkung yang menjadikannya fleksibel dalam semua arah. Teras isirong berbentuk loceng digunakan ke arah panel dengan lengkung yang kompleks.
Teras sarang lebah boleh didapati dalam saiz teras yang berbeza. Saiz yang lebih kecil memberikan kekuatan yang lebih baik untuk kekuatan panel sandwic. Teras sarang lebah juga datang dalam ketumpatan yang berbeza. Teras sarang lebah berketumpatan lebih tinggi adalah lebih kaku dan lebih kuat daripada teras ketumpatan rendah. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 20.
Rajah 20: Teras sarang lebah
2.2 Buih
Teras buih digunakan dalam pembinaan kediaman dan pesawat ringan untuk memberikan sokongan dan bentuk untuk hujung sayap, kawalan penerbangan, bahagian fiuslaj, sayap dan rusuk sayap. Teras buih tidak biasa digunakan dalam kapal terbang komersial. Buih biasanya lebih berat dan kurang teguh daripada teras sarang lebah. Pelbagai buih yang boleh digunakan sebagai bahan teras termasuk:
-Polystyrene (lebih dikenali sebagai busa polistirena)-Buih polistirena gred aeroangkasa dengan struktur teras selular selular tertutup rapat tanpa lompang antara sel; kekuatan mampatan yang tinggi dan rintangan yang baik terhadap penembusan air; boleh dipotong dengan wayar panas dan dijadikan bentuk sayap.
-Phenolic - Rintangan api yang baik, boleh mempunyai ketumpatan yang sangat rendah, tetapi sifat mekanikalnya agak rendah.
-Polyurethane - Digunakan dalam pengeluaran fiuslaj, hujung sayap, dan bahagian melengkung lain untuk pesawat kecil; agak murah, tahan api dan serasi dengan kebanyakan pelekat; buih poliuretana tidak boleh dipotong dengan wayar panas; mudah dikontur dengan pisau besar dan peralatan mengempelas.
-Polypropylene - Digunakan untuk mencipta bentuk bersayap; boleh dipotong dengan wayar panas; serasi dengan kebanyakan pelekat dan resin epoksi; bukan untuk digunakan dengan resin poliester, larut dalam bahan api dan pelarut.
-Polyvinyl Chloride (PVC) (Divinycell, Klegecell, dan Airex)-Ia adalah buih sederhana sel tertutup hingga ketumpatan tinggi dengan kekuatan mampatan tinggi, ketahanan dan rintangan api yang sangat baik; boleh vakum dibentuk menjadi bentuk komposit dan dibentuk menggunakan thermoforming; serasi dengan poliester, ester vinil, dan resin epoksi.
-Poly(methacrylimide) (Rohacell) - buih sel tertutup untuk struktur sandwic ringan; sifat mekanikal yang sangat baik, stabil pada suhu tinggi, rintangan pelarut yang baik, rintangan mampatan rayapan yang luar biasa; lebih mahal daripada jenis buih lain, tetapi dengan sifat mekanikal yang hebat.
III. Kerosakan dalam pembuatan dan penggunaan
3.1 Kecacatan pembuatan
Kecacatan pembuatan termasuk:
-Delaminasi (delaminasi)
-Kawasan kekurangan resin
-Kawasan lebihan resin
-Lepuh, buih
-Kedutan
-Hollows
-Penguraian terma
Kerosakan pembuatan merangkumi anomali seperti keliangan, keretakan mikro dan penyimpangan yang disebabkan oleh perbezaan pemesinan. Ia juga termasuk perkara seperti pemotongan tepi yang tidak disengajakan, pencungkil permukaan dan calar, lubang pengikat yang rosak dan kerosakan hentaman. Contoh kecacatan yang berlaku semasa proses pembuatan termasuk permukaan ikatan atau kemasukan yang tercemar, seperti pelapik prapreg atau filem keluaran, yang ditinggalkan secara tidak sengaja di antara lapisan semasa proses susun atur. Kerosakan yang tidak disengajakan (bukan pemprosesan) pada bahagian atau komponen terperinci mungkin berlaku semasa pemasangan, pengangkutan atau pengendalian.
Jika terlalu banyak resin digunakan dalam sesuatu bahagian, ia mungkin resin terlebih beban, yang tidak semestinya buruk untuk aplikasi bukan struktur, tetapi ia menambah berat. Jika terlalu banyak resin kehabisan semasa proses pengawetan, atau jika resin tidak mencukupi digunakan semasa proses layup basah, bahagian tersebut dikatakan kebuluran resin. Kawasan kekurangan resin didedahkan oleh permukaan gentian. Nisbah gentian kepada resin 60:40 dianggap optimum.
Sumber kecacatan pembuatan termasuk:
-Pengawetan atau pemprosesan yang tidak betul
-Pemprosesan yang tidak betul
-Pengendalian yang tidak betul
-Penggerudian yang tidak betul
-Alat menitis
-Pencemaran
-Pengisaran yang tidak betul
-Bahan yang tidak memenuhi syarat
-Alat yang tidak betul
-Aci gerek atau masalah perincian
Dalam konfigurasi struktur komposit, kerosakan boleh berlaku dalam beberapa lapisan. Ini terdiri daripada kerosakan pada matriks dan gentian kepada kegagalan unsur-unsur yang patah dan lampiran terikat atau terkunci. Tahap kerosakan mengawal hayat beban berulang dan kekuatan sisa dan penting untuk toleransi kerosakan.
3.2 Pecah gentian
Pecah gentian boleh menjadi kritikal kerana struktur biasanya direka bentuk untuk dikuasai gentian (iaitu, gentian membawa sebahagian besar beban). Nasib baik, pecah gentian biasanya terhad kepada kawasan berhampiran titik hentaman dan dihadkan oleh saiz dan tenaga objek hentaman. Hanya beberapa elemen berkaitan perkhidmatan unit sebelumnya boleh mengakibatkan kerosakan gentian yang meluas.
3.3 Matriks substandard (sel tidak homogen)
Kecacatan matriks biasanya berlaku pada antara muka gentian matriks atau pada matriks selari dengan gentian. Kecacatan ini sedikit merendahkan beberapa sifat bahan, tetapi jarang mempunyai kesan kritikal pada struktur melainkan degradasi matriks berleluasa.
Pengumpulan rekahan dalam matriks boleh menyebabkan kemerosotan sifat yang dikuasai matriks. Untuk lamina yang direka untuk menghantar beban dengan gentian (dikuasai gentian), hanya kemerosotan kecil sifat juga diperhatikan apabila matriks rosak teruk. Keretakan matriks atau retak mikro boleh merendahkan sifat secara ketara bergantung pada antara muka resin atau gentian resin, seperti ricih interlaminar dan kekuatan mampatan. Microcracking boleh memberi kesan yang sangat buruk terhadap prestasi resin suhu tinggi. Kecacatan matriks boleh berkembang menjadi delaminasi, jenis kerosakan yang lebih teruk.
3.4 Penyahlarutan dan Penyahlekatan
Delaminasi terbentuk pada antara muka antara lapisan dalam lamina. Delaminasi mungkin terbentuk oleh keretakan matriks atau hentaman tenaga rendah yang menjangkau dari dasar ke interlayer. Ikatan juga boleh dibentuk melalui proses pembuatan di sepanjang garis ikatan antara dua elemen dan mula delaminate (delaminate) dalam lamina yang berdekatan. Di bawah keadaan tertentu, delaminasi atau ikatan boleh berkembang semasa pemuatan berulang dan boleh membawa kepada kerosakan besar apabila lamina dimuatkan. Kekritisan delaminasi atau ikatan bergantung kepada:
-Dimensi.
-Bilangan delaminasi di lokasi tertentu.
-Lokasi - dalam ketebalan lamina, dalam struktur, berhampiran tepi bebas, kawasan kepekatan tegasan, ketakselanjaran geometri, dsb.
-Pemuatan - Kelakuan delaminasi dan ikatan bergantung pada jenis pemuatan. Mereka mempunyai sedikit kesan ke atas tindak balas laminate tegangan. Walau bagaimanapun, di bawah beban mampatan atau ricih, sub-lapisan bersebelahan dengan unit terdelamina atau terkelupas mungkin bergelung dan membawa kepada mekanisme pengagihan semula beban yang boleh menyebabkan kerosakan struktur.
3.5 Kombinasi kerosakan
Secara amnya, peristiwa impak boleh menyebabkan pelbagai kerosakan. Kesan tenaga tinggi daripada objek besar (cth, bilah turbin) boleh mengakibatkan pemecahan komponen atau kegagalan lampiran. Kerosakan yang terhasil mungkin termasuk kegagalan gentian yang ketara, keretakan matriks, delaminasi, pecah pengikat dan komponen terlucut. Kerosakan daripada impak tenaga rendah lebih mudah dikawal, tetapi mungkin juga termasuk gabungan pecah gentian, keretakan matriks dan pelbagai delaminasi.
3.6 Kecacatan lubang pengikat
Lubang yang digerudi dengan tidak betul, pengikat yang tidak dipasang dengan baik, dan pengikat yang hilang mungkin berlaku semasa proses pembuatan. Semasa servis, pemanjangan lubang kepingan mungkin berlaku disebabkan kitaran pemuatan berulang.
3.7 Kecacatan dalam perkhidmatan
Kecacatan perkhidmatan termasuk:
- Kerosakan alam sekitar
- Kerosakan kesan
- Keletihan
- Retak disebabkan oleh beban berlebihan setempat
- Penyahikatan (gluing)
- Delaminasi
- Pecah gentian
- Kakisan
Kebanyakan struktur teras sarang lebah, seperti spoiler sayap, fairing, kawalan penerbangan dan pintu gear pendaratan, mempunyai panel permukaan yang sangat nipis. Mengalami masalah ketahanan, mereka boleh dikategorikan secara meluas kepada tiga kumpulan: rintangan hentaman rendah, kemasukan cecair dan hakisan (kakisan). Struktur ini mempunyai kekakuan dan kekuatan yang mencukupi, tetapi kurang tahan terhadap persekitaran perkhidmatan di mana bahagian dirangkak, alat dijatuhkan, dan kakitangan perkhidmatan biasanya tidak menyedari kelemahan komponen sandwic berkulit nipis. Kerosakan pada komponen ini, seperti remuk teras, kerosakan hentaman dan terkeluar, biasanya mudah dikesan melalui pemeriksaan visual kerana permukaannya yang nipis. Walau bagaimanapun, mereka kadangkala diabaikan atau dirosakkan oleh kakitangan perkhidmatan yang tidak mahu menangguhkan pelepasan pesawat atau menarik perhatian kepada kemalangan yang boleh menjejaskan rekod prestasi mereka. Akibatnya, kerosakan kadangkala dibiarkan tanpa kawalan, selalunya membawa kepada peningkatan kerosakan akibat cecair memasuki teras. Butiran reka bentuk yang tidak tahan lama (cth, tepi teras sarang lebah yang dipotong secara tidak betul) juga boleh menyebabkan kemasukan cecair.
Pemulihan akibat cecair yang masuk ke bahagian mungkin berbeza dari cecair ke cecair, selalunya air atau cecair hidraulik. Air cenderung menyebabkan kerosakan tambahan pada bahagian yang dibaiki melainkan semua kelembapan dikeluarkan dari bahagian tersebut. Kebanyakan sistem bahan pemulihan menyembuhkan pada suhu melebihi takat didih air, yang boleh menyebabkan penyahikatan pada antara muka teras kulit, mengakibatkan pengumpulan air di mana-mana. Atas sebab ini, pengeringan kitaran teras biasanya dilakukan sebelum sebarang pemulihan. Sesetengah pengendali mengambil langkah tambahan untuk mengeringkan bahagian yang rosak tetapi tidak dibaiki dalam tangki tekanan tinggi untuk mengelakkan sebarang kerosakan tambahan daripada berlaku semasa pembaikan. Cecair hidraulik adalah isu yang berbeza. Sebaik sahaja teras panel sandwic tepu, hampir mustahil untuk mengeluarkan sepenuhnya cecair hidraulik. Walaupun semasa proses pengawetan, bahagian tersebut akan terus membocorkan cecair sehingga pencemaran yang bocor disingkirkan sepenuhnya. Penyingkiran teras dan pelekat sarang lebah yang tercemar amat disyorkan sebagai sebahagian daripada pemulihan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 21
Rajah 21: Kerosakan struktur sandwic sarang lebah radome
Komposit diketahui mempunyai kapasiti hakisan yang lebih rendah daripada aluminium, jadi ia sering dielakkan untuk digunakan pada permukaan hujung. Walau bagaimanapun, komposit telah digunakan dalam geometri yang sangat kompleks, tetapi biasanya bersama-sama dengan aplikasi salutan kakisan. Sesetengah salutan kakisan tidak sesuai untuk rintangan lelasan atau penyelenggaraan. Masalah lain, tidak sejelas yang pertama, ialah hakisan tepi pintu atau panel jika terdedah kepada arus udara. Hakisan ini mungkin disebabkan oleh reka bentuk atau pemasangan (pemasangan yang tidak betul). Sebaliknya, struktur logam yang bersentuhan dengan atau di sekitar komponen komposit ini mungkin menunjukkan kerosakan kakisan akibat pemilihan aloi aluminium yang tidak betul, kerosakan pengedap menghakis pada komponen logam semasa pemasangan atau penyambungan, pengedap tidak mencukupi atau kekurangan penghalang gentian kaca. pada antara muka rasuk, rusuk dan kelengkapan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 22
Rajah 22: Kerosakan kakisan pada hujung sayap (hujung)
3.8 Kakisan
Kebanyakan bahagian gentian kaca dan kevlar® mempunyai jaringan aluminium yang sangat baik untuk perlindungan kilat. Jaring aluminium ini sering menghakis di sekeliling lubang bolt atau skru. Hakisan menjejaskan ikatan elektrik panel dan memerlukan penyingkiran jaringan aluminium dan pemasangan jaringan baharu untuk memulihkan ikatan elektrik panel. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 23
Rajah 23: Kakisan Grid Perlindungan Kilat Aluminium
Sinaran UV menjejaskan kekuatan komposit. Struktur komposit perlu dilindungi daripada kesan cahaya UV dengan lapisan atas. Primer dan salutan UV khusus telah dibangunkan untuk melindungi komposit.