Передні кромки крил літаків повинні відповідати дуже вимогливому набору характеристик. Нові дослідження показують, що комбінація сталевий композитної металевої піни (CMF) і епоксидної смоли має більш бажаними характеристиками для використання в якості передового матеріалу, ніж алюміній, широко використовуваний в даний час.
«Ми називаємо наш гібридний матеріал« інфузійна CMF », - каже Афсане Рабі, професор механічного та аерокосмічного машинобудування в NC State. «І, хоча маса CMF приблизно така ж, що і в алюмінію, вона міцніша і володіє іншими характеристиками, які роблять її більш привабливою з точки зору льотних характеристик, безпеки та ефективності використання палива».
CMF - це піна, яка складається з порожнистих металевих сфер, виготовлених з таких матеріалів, як нержавіюча сталь або титан, в металевій матриці зі сталі, алюмінію або металевих сплавів. Для цього дослідження дослідники використовували «сталь-сталь» CMF, а це означає, що сфери та матриця були зроблені зі сталі. Попередня робота показала, що металева піна дивно міцна: вона може витримати патрони калібру .50, протистояти високим температурам і блокувати вибуховий тиск від вибухонебезпечних запальних патронів.
Інфузірованную CMF отримують шляхом занурення сталевого сталевого CMF в гидрофобную епоксидну смолу і використання вакуумних сил для втягування смоли як в порожнисті сфери, так і в пори набагато менших розмірів, присутні в самій сталевий матриці. Це призводить до того, що близько 88 відсотків часу CMF заповнені епоксидною смолою.
Потім дослідники перевірили як інфузійну CMF, так і алюміній аерокосмічного якості, щоб побачити, як вони працюють в трьох областях: кут контакту, який визначає, як швидко стікає вода з матеріалу; адгезія комах або те, наскільки добре шматочки комах прилипли до матеріалу; Всі ці фактори впливають на характеристики передньої кромки крила літака.
Кут змочування є мірою того, наскільки добре вода накопичується на поверхні. Чим нижче кут контакту матеріалу, тим більше вода прилипає до поверхні. Це відноситься до крил літака, тому що накопичення води на крилі може вплинути на характеристики польоту. Дослідники виявили, що інфузійна CMF мав кут контакту на 130% вище, ніж у алюмінію, а це значне поліпшення.
Знову ж, інфузірованная CMF перевершила алюміній - на 60% по максимальній висоті і на 30% по відношенню до вкритої площі.Дослідники також провели експерименти по дробеструйной обробці, щоб змоделювати ерозію, спричинену зносом, який відбувається під час використання крил літака. Дослідники виявили, що, хоча піскоструминна обробка збільшувала шорсткість поверхні для інфузірованной CMF, вона все ж була краще, ніж алюміній. Наприклад, в гіршому випадку інфузійна CMF все ще мала кут контакту на 50% вище, ніж у алюмінію.
Іншими словами, піна зберегла свої властивості завдяки ерозії і зносу, що вказує на те, що вона продовжить термін служби передніх компонентів крила і скоротить витрати, пов'язані з технічним обслуговуванням і заміною.
«Алюміній в даний час є кращим матеріалом для виготовлення передніх кромок крил літаків з нерухомим і обертовим крилом», - каже Рабіей. «Наші результати показують, що інфузійна CMF може бути цінною заміною, пропонуючи кращу продуктивність при тій же вазі».
