Aerospace Testing
Technika lotnicza i kosmonautyka jest kluczową technologią o ogromnym znaczeniu gospodarczym i strategicznym. Obecnie trwają prace nad lataniem autonomicznym i bezzałogowym - Advanced Air Mobility (AAM) i Unmanned Air Systems (UAS) – postępują obecnie pełną parą, czemu towarzyszą duże postępy w obszarze systemów zarządzania i kontroli lotów. W dzisiejszej „Nowej Erze Kosmicznej“ prywatne firmy współpracują z uznanymi organizacjami kosmicznymi i postępują w rozwoju własnych pojazdów nośnych na całym świecie, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na usługi wynoszenia w przestrzeń kosmiczną. Aby wprowadzić przemysł lotniczy w zrównoważoną przyszłość, w perspektywie średnioterminowej promowany będzie rozwój układów napędowych opartych na Sustainable Aviation Fuels (SAF) a w perspektywie długoterminowej na wodorze. Istniejąca flota jest modernizowana, a zapotrzebowanie na konserwację samolotów rośnie – Maintenance, Repair and Overhaul (MRO) – stale rośnie.
Dzięki systemom badawczym do badania materiałów w temperaturach kriogenicznych od -253°C (20K) aż po systemy do badania w wysokiej temperaturze do 2000°C umożliwiamy naszym klientom opracowywanie coraz bardziej wydajnych lekkich materiałów i konstrukcji. Odkryj naszą wiedzę, wieloletnie doświadczenie i głęboką wiedzę na temat zastosowań w zakresie mechanicznych badań materiałów metalowych, tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami i kompozytów warstwowych, materiałów ceramicznych oraz badania elementów złącznych do zastosowań lotniczych. Statyczne i dynamiczne maszyny do badania wytrzymałości materiałów firmy ZwickRoell są używane przez naszych klientów z branży lotniczej na całym świecie na wszystkich poziomach TRL i umożliwiają przez NADCAP akredytowane rozwiązania badawcze.
Metal Kompozyty Wysoka temperatura Temperatury kriogeniczne Elementy złączne Badanie twardości Projekty klientów
Stopy aluminium są szeroko stosowane w konstrukcjach lotniczych i kosmicznych ze względu na ich dobre właściwości wagowe, ustalone procesy produkcyjne i metody obliczeniowe. Stopy tytanu, kolejna klasa metali lekkich, również charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami wagowymi, znacznie lepszą odpornością na korozję niż aluminium i bardzo dobrymi właściwościami w wysokich temperaturach. Dlatego stosuje się je w szczególności do elementów poddawanych dużym obciążeniom mechanicznym i elementów silników. W niewielkim stopniu stopy stali o wysokiej wytrzymałości występują także w elementach konstrukcyjnych poddawanych dużym obciążeniom.
Znaczące postępy w procesach wytwarzania przyrostowego metali umożliwiają obecnie projektowanie bardzo złożonych lekkich konstrukcji, których wcześniej nie można było zrealizować przy użyciu konwencjonalnych procesów produkcyjnych. Materiały metaliczne, zwłaszcza metale lekkie i ich stopy, odgrywają zatem kluczową rolę w projektowaniu i produkcji samolotów i systemów kosmicznych.
Ważne normy badawcze, dotyczące metalu
Oprócz metod badań statycznych, badania zmęczeniowe materiałów metalicznych odgrywają ważną rolę w określaniu zachowania materiałów metalicznych stosowanych w konstrukcjach lotniczych i kosmicznych w warunkach rzeczywistego obciążenia. ZwickRoell obejmuje swoimi systemami badawczymi wszystkie popularne normy metalowe . Oprócz standardowych rozwiązań oferujemy różne poziomy dostosowywania i zautomatyzowane systemy badawcze metali.
Tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem i kompozyty warstwowe - Sandwich
Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości mechaniczne w zależności od ciężaru tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem i kompozyty warstwowe mają ugruntowaną pozycję w lekkich konstrukcjach w technologii lotniczej i kosmonautyce . W szczególności laminaty z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem węglowym (CFRP) pozwalają na uproszczenia w budowie i projektowaniu konstrukcji lotniczych ze względu na ich korzystne właściwości zmęczeniowe. Wyższa odporność na korozję w porównaniu z uznanymi materiałami metalicznymi to kolejny powód stosowania tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem w tej branży. Sektor lotniczy i kosmiczny był i nadal jest pionierem w ciągłym rozwoju systemów materiałów kompozytowych, procesów produkcyjnych i, co nie mniej ważne, metod badań mechanicznych do charakteryzowania laminatów kompozytowych i kompozytów warstwowych..
Oprócz szerokiego zakresu badań statycznych i dynamicznych w temperaturze pokojowej, często przeprowadza się badania kompozytów w konstrukcjach lotniczych i kosmicznych w ustalonym zakresie temperatur od -55°C (-67°F) do 121°C (250°F) ). Obecnie, w związku z bardzo wzmożonym w ostatnich latach rozwojem alternatywnych i zrównoważonych koncepcji napędów oraz magazynowaniem ciekłego wodoru w temperaturach kriogenicznych, co jest najbardziej opłacalnym rozwiązaniem dla większych samolotów, przeprowadza się badania statyczne i zmęczeniowe w niskich temperaturach -253°C (20 K) coraz częściej są w centrum uwagi.
Więcej o badaniu kompozytów więcej o kriogenicznych metodach badawczych
Ważne normy badawcze, dotyczące kompozytów w technice lotniczej i kosmonautyce
| Metoda badawcza | Norma | Norma zakładowa Airbus / Boeing |
|---|---|---|
| Kompozyty Próba rozciągania |
|
|
| Kompozyty Próba ściskania |
| |
| Próby ścinania w płaszczyźnie |
|
|
| Kompozyty Próba zginania |
| |
| Wytrzymałość na ścinanie międzywarstwowe ILSS |
| |
| Compression After Impact CAI |
|
|
| Wytrzymałość osadzania i połączenia |
|
|
| Szybkość uwalniania energii międzylaminarnej |
|
|
W celu określenia właściwości wysokotemperaturowych stosowanych w silnikach lotniczych materiałów metalicznych przeprowadza się próby rozciągania do 1200 °C na statycznej maszynie wytrzymałościowej wyposażonej w piec wysokich temperatur . Połączenie maszyny wytrzymałościowej ze standardową komorą temperaturową i piecem wysokotemperaturowym umożliwia również pokrycie bardzo szerokiego zakresu temperatur, od niskich temperatur aż do 1200°C. Aby określić niezawodność i trwałość elementów poddawanych dużym obciążeniom w ekstremalnych warunkach, metale wysokotemperaturowe poddaje się również próbom pełzania / próbom długoczasowym i próbom zmęczeniowym przy pełzaniu, na przykład w celu określenia granic pełzania i wytrzymałości na pełzanie dla różnych poziomów temperatur. Pomaga to naszym klientom zrozumieć zachowanie nowych stopów wysokotemperaturowych, wybrać odpowiedni materiał do konkretnego zastosowania i zapewnia odpowiednie dane do projektowania komponentów obciążonych wysoką temperaturą.
Wytrzymałość mechaniczną ceramicznych materiałów kompozytowych (CMC) można również badać w maksymalnych temperaturach aż do 2000 °C . Przydatność CMC do konkretnych zastosowań ocenia się za pomocą testów zmęczenia na rozciąganie, ściskanie, ścinanie, zginanie, pełzanie i zmęczeniowych przy pełzaniu . Aby mieć pewność, że CMC są testowane w rzeczywistych warunkach pracy, badania można przeprowadzać w warunkach próżni i gazu obojętnego w zakresie temperatur od 650 °C do 2000 °C.
Wysokotemperaturowe systemy badawcze firmy ZwickRoell umożliwiają również bezdotykowy pomiar wydłużenia aż do maksymalnej temperatury. Można zatem wykluczyć przedwczesne zniszczenie wrażliwych próbek spowodowaną wgnieceniami w konwencjonalnych kontaktowych systemach pomiarowych. Automatyczny i adaptacyjny regulator wysokiej temperatury umożliwia precyzyjną kontrolę temperatury i pozwala uniknąć błędów operatora. Próbki często wymagane do badania w wysokiej temperaturze nie są już potrzebne.
Więcej o badaniu w wysokiej temperaturze Więcej o systemach wysokotemperaturowych Więcej o pełzarkach
Systemy szybkości nośnej w podróżach kosmicznych wykorzystują różne ciekłe paliwa które należy schłodzić do temperatur kriogenicznych . Twój wybór zależy od konkretnych wymagań misji, pożądanych osiągów i możliwości technologicznych, w tym w zakresie produkcji ciekłych paliw pędnych. Dzięki dziesiątkom lat doświadczenia w rozwoju systemów rakiet nośnych w podróżach kosmicznych, mamy już doświadczenie w zakresie zachowania się różnych materiałów w temperaturach kriogenicznych. Jednak wiedza ta nie jest powszechnie dostępna i nie istnieje w przypadku nowych systemów materiałowych. Ponadto poprzednie rakiety były projektowane do jednorazowego startu, podczas gdy niektóre obecne systemy są przeznaczone do wielokrotnych startów i wielokrotnego użytku. Długoterminowym celem przyszłych koncepcji zrównoważonego napędu w lotnictwie jest wykorzystanie ciekłego wodoru , który następnie należy przechowywać na pokładzie w temperaturze -253°C (20 K).
Ze względu na bardzo długą żywotność nowoczesnych samolotów komercyjnych, a także statyczne zachowanie materiałów w temperaturach kriogenicznych obecnie coraz większy nacisk kładzie się na zachowanie zmęczeniowe materiałów stosowanych do budowy systemów pokładowych. Dlatego też dotychczasową wiedzę na temat zachowania materiałów w temperaturach kriogenicznych uzyskaną z podróży kosmicznych można przenieść do przyszłych osiągnięć w dziedzinie lotnictwa jedynie w ograniczonym zakresie.
ZwickRoell oferuje w obszarze kriogenicznych metod badawczych rozwiązania do badań statycznych i dynamicznych do charakteryzowania materiałów metalowych oraz tworzyw sztucznych niewzmocnionych i wzmocnionych włóknami. W zależności od uzyskiwanych temperatur kriogenicznych stosuje się kriostaty zanurzeniowe (77 K) lub kriostaty przepływowe (temperatura pokojowa do 15 K).
Oprócz właściwości mechanicznych materiałów stosowanych w konstrukcjach lotniczych, zachowanie konstrukcji w dużej mierze zależy od właściwości różnych zastosowanych połączeń śrubowych i nitowych . W tym celu należy zbadać wytrzymałość statyczną, a za pomocą badań dynamicznych w szczególności wytrzymałość zmęczeniową stosowanych mechanicznych elementów złącznych , które są określone w szczególności w znormalizowanych metodach badań zgodnie z ASTM F606 jak i zgodnie z NASM 1312-8 i NASM 1312-13 .
ZwickRoell oferuje rozwiązania do badań statycznych i dynamicznych, umożliwiające bezpieczne i wydajne przeprowadzanie tych badań.
Częściom i komponentom metalowym do zastosowań lotniczych i technologii obronnej stawiane są najwyższe wymagania pod względem niezawodności, żywotności i integralności funkcjonalnej, czasami w ekstremalnych warunkach pracy. Dzięki zasadzie projektowania Safe-Life stosowanej na przykład w lotnictwie i kosmonautyce awaria lub nieprawidłowe działanie zaprojektowanego w ten sposób komponentu jest wykluczone w trakcie jego zamierzonego okresu użytkowania. Dlatego komponenty metalowe podlegają ścisłemu monitorowaniu procesu i precyzyjnej kontroli jakości. Ważną rolę odgrywa tutaj również badanie twardości .
ZwickRoell oferuje maszyny do badania twardości zgodne ze wszystkimi uznanymi metodami badania twardości i międzynarodowymi normami badawczymi.
Więcej o metodach badania twardości Więcej o maszynach do badania twardości
