دنیای پلیمر

دنیای پلیمر

سفر به فضا با شاتل‌های کامپوزیتی

تیمی پژوهشی شامل دانشجویانی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر در تلاشند با جایگزینی مواد پیشرفته و فوق سبک نسل جدیدی از فضاپیماها را براساس ترکیبات کامپوزیتی طراحی کنند.

 

مهندس کاوه آذری، کارشناس مهندسی مواد و مجری طرح با اشاره به انجام موفق مدل‌سازی هندسی، طراحی و ساخت پایلوت سازه فضاپیمای کامپوزیتی گفت: کامپوزیت‌ها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هر کدام از اجزا بهتر است. ضمن آن که اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند، همه این محاسن موجب شده‌اند به واسطه سرعت زیاد فضاپیماها در هنگام پرواز و ورود به جو بدنه و تحمل دمای زیادی، کامپوزیت‌ها به گزینه‌ای الزامی تبدیل شوند. ضمن آن که کاربرد کامپوزیت‌ها در فضاپیما ضمن افزایش مقاومت حرارتی سازه وزن آن را به حداقل کاهش می‌دهد.

 

وی خاطرنشان کرد: بدنه، بال و بالک این فضاپیما از کامپوزیت فول هیبریدی هوشمند و هیبریدی متشکل از پلیمر و ورق فلزی ساخته شده است و اولین آیتم این طرح جایگزینی مواد پیشرفته و فوق سبک در سازه‌ بدنه و بال است. در این طرح از کامپوزیت‌هایی مورد استفاده در داخل و نوعی کامپوزیت جدید که ناسا بر روی آن تحقیق می‌کند، استفاده شده است.

 

آذری با اشاره به استفاده از کامپوزیت ترکیبی پلیمر و فلز در بال فضاپیما گفت: کامپوزیت‌های پلیمری به تنهایی استحکام لازم را دارند اما از جهت خواص ارتعاشی خواص مناسبی ندارند لذا با هیبرید کردن کامپوزیت های پلیمری با ورق فلزی (آلومینیوم ) این مشکل برطرف می شود که کامپوزیت هیبریدی حاصل، علاوه بر خواص استحکامی مناسب خواص ارتعاشی مناسب نیز دارد و در شرایط تحت ارتعاش لرزش تخریبی از خود نشان نمی‌دهد.

 

وی ادامه داد: طراحی کامپوزیت جهت استفاده در سازه بدنه نیز باید به گونه ای باشد که علاوه بر استحکام فوق‌العاده، انعطاف پذیری مناسب و مقاومت در برابر ضربات وارده را نیز داشته باشد که به طور مشخص در کامپوزیت‌ها ، فیبرهای کربن استحکام فوق‌العاده داشته و فیبرهای کولار انعطاف پذیری عالی دارند بنابراین با ترکیب کربن و کولار به خواسته‌های خودمان می‌رسیم.

 

آذری خاطر نشان کرد: در حال حاضر در هواپیماها صرفا از آلومینیوم و فولادهای پراستحکام استفاده می شود که مقاومت لازم را تامین می‌کنند اما وزن زیادی دارند که می‌توان کامپوزیت‌ها را که 25 تا 30 درصد از آلومینیوم سبکتر هستند جایگزین آنها کرد. بدین ترتیب به کارایی استثنایی مورد نظر می‌رسیم چرا که باید نیروی جاذبه و بسیاری از نیروهای «درگ» موجود در فضا را در نظر بگیریم و هر چه سازه سبک‌تر باشد به کارایی بالاتری می رسیم.

 

طراح فضاپیمای کامپوزیتی با بیان این‌که برای ورود به فضا و خروج از آن نیازمند خواص ترکیبی هستیم، تصریح کرد: سازه فضاپیما هم باید مقاومت حرارتی بالایی داشته باشد و هم مقاومت خوبی در برابر سرما داشته باشد.

 

وی با بیان این‌که شاتل‌های موجود تنها از ایستگاه‌های پرتاب به فضا راه پیدا کنند، تصریح کرد: شماتیک پرواز سازه فضایی طراحی شده راحتتر است، به طوری که تا ارتفاع 40 هزار پایی توسط یک وسیله مانند هواپیما یا موشک فرستاده شده و سپس به فضا شلیک می‌شود و برای شلیک شدن هم موتور راکتی وجود دارد که سوخت آن ترکیبی از گاز N2O و پلی یورتان است.

 

آذری تصریح کرد: با توجه به این که احتمال تخریب کامپوزیت در حین خروج از جو وجود دارد، در قسمتهایی از سازه که دمای خیلی بالایی را تحمل می‌کنند، از رزین‌های دما بالا به عنوان فدا شونده استفاده می‌کنیم تا حرارت به قطعه اصلی اعمال نشود.

 

وی با بیان این که مزیت دیگر استفاده از رزین‌های دما بالا، سبکی آن هم است، خاطر نشان کرد: در گذشته برای این نوع سازه‌های هوا فضایی، کاشی‌های TPS به کار می‌بردند که به سازه‌های آلومینیومی می‌چسبیدند، البته وزن بالای آن مشکلاتی ایجاد می‌کرد.

نظرات (0)
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
نام :
پست الکترونیک : عدم نمایش ایمیل بعد از درج
وب/وبلاگ :