Introduction to aircraft materials Chapter 1 Introduction to aircraft materials

ความสำคัญ การออกแบบ การผลิตและประกอบ การใช้งาน การซ่อมบำรุง

ประเภทของอากาศยาน Light aircraft Business jets Civil transport เครื่องบินที่มีการออกแบบและสร้าง มีรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่รับความต้องการทางด้านประสิทธิภาพและงบประมาณ โดยเครื่องบินจะแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ ด้วยกัน 4 กลุ่ม Light aircraft Business jets Civil transport Military aircraft

ประเภทของเครื่องบิน Light aircraft เป็นเครื่องบินที่มีความต้องการทางด้านประสิทธิภาพในระดับต่ำ และงบประมาณที่ต่ำ วัสดุโดยทั่วไปของเครื่องบินในกลุ่มนี้ จะประกอบไปด้วยเหล็กกล้า (Steels) และ อะลูมิเนียม (Aluminium alloys)

ประเภทของเครื่องบิน Business jets เป็นเครื่องบินที่ไม่คำนึงถึงราคาของวัสดุที่ใช้ในการผลิต และมักใช้วัสดุประสิทธิภาพสูง เช่น Carbon-fiber composites

ประเภทของเครื่องบิน Civil transport การสร้างเครื่องบินโดยสารจะต้องคำนึงถึงน้ำหนักและราคาที่ต่ำเป็นสำคัญ นอกจากนี้ยังต้องมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน วัสดุโดยทั่วไปของเครื่องบินในกลุ่มนี้ จะประกอบไปด้วยอะลูมิเนียม (Aluminum alloys) และวัสดุผสม (Composites)

ประเภทของเครื่องบิน Military aircraft การสร้างเครื่องบินรบจะต้องคำนึงถึงการขึ้นบิน (Take off) และการใช้งานขณะบิน จึงเป็นเครื่องบินที่มีราคาและประสิทธิภาพสูง วัสดุที่นิยมนำมาผลิตเครื่องบินในกลุ่มนี้ ได้แก่ วัสดุผสม (Composites)

ปัจจัยในการออกแบบอากาศยาน ความปลอดภัย (Safety) ความคงทนแข็งแรง (Durability) ความยากง่ายในการผลิตและประกอบ (Ease of manufacturing) สภาวะแวดล้อมที่ใช้งาน (Environment effects) การซ่อมบำรุง (Maintenance) ราคาของวัสดุที่นำมาประกอบ (Cost) น้ำหนัก (Weight)

สัดส่วนน้ำหนักของเครื่องบินโดยสาร

ปัจจัยในการเลือกใช้วัสดุ สมบัติของวัสดุ (Materials properties) ความยากง่ายในการผลิต (Manufacturing processes) ความยากง่ายในการหาวัสดุ (Availability) ราคาของวัสดุ (Cost)

ส่วนประกอบของเครื่องบิน โครงสร้างของเครื่องบินสามารถจำแนกได้เป็น 2 ส่วนหลัก ได้แก่ ส่วนตัวถังเครื่องบิน (Airframe) ได้แก่ ลำตัวเครื่องบิน (Fuselage) ปีกเครื่องบิน (Wings) กรอบโครงสร้าง (Frame) ซี่โครงสร้าง (Ribs) โครงปีกเครื่องบิน (Spars) ส่วนควบคุมทิศทาง(Control surface) ชุดอุปกรณ์การลงจอด (Landing gear) ส่วนเปลือกเครื่องบิน (Skin) ส่วนเครื่องยนต์ (Engine) ได้แก่ Turbine, Compressor, Bearing

ส่วนประกอบของเครื่องบิน ส่วนตัวถังเครื่องบิน (Airframe)

ส่วนประกอบของเครื่องบิน ปีกเครื่องบิน (Wings): เป็นส่วนที่รับความเค้นสูงสุดและมีความซับซ้อนสูง Wing upper: compression Wing lower: tension

ส่วนประกอบของเครื่องบิน ลำตัวเครื่องบิน (Fuselage): รับน้ำหนักบรรทุกทั้งหมด tension, compression, torsion, bending, pressurization

ส่วนประกอบของเครื่องบิน ส่วนโครงเครื่องบิน (Spars, frames, and ribs): รับภาระดัด (Bending) distribute loads, retain the aerodynamic shape, increase buckling strength

ส่วนประกอบของเครื่องบิน อุปกรณ์การลงจอด (Landing gear): รับภาระสูงทั้งรูปแบบภาระสถิตย์ (Static load) และภาระแบบวงรอบ (Cyclic load)

ส่วนประกอบของเครื่องบิน ส่วนควบคุมทิศทาง (Control surface): rudder, elevators, ailerons, flaps รับภาระที่ไม่รุนแรงจึงต้องการวัสดุที่แข็งแรงและมีน้ำหนักเบาเป็นหลัก

ส่วนประกอบของเครื่องบิน ผิวเปลือกเครื่องบิน (Skin): ต้องสัมผัสกับบรรยากาศตลอดเวลาจึงต้องทนทานต่อการกัดกร่อนสูง

ส่วนประกอบของเครื่องบิน ส่วนเครื่องยนต์ (Engine): วัสดุถูกใช้งานที่อุณหภูมิสูง High strength-to-weight ratio Creep resistance Oxidation/corrosion resistance Microstructural stability at high temperature Low density High stiffness Good fabricatability Acceptable cost Reproducibility performance

วัสดุที่ใช้ในอากาศยาน โลหะ (Metal) แบ่งออกเป็น โลหะกลุ่มเหล็ก (Ferrous metal) โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non-ferrous metal) พอลิเมอร์ (Polymer) วัสดุผสม (Composite) เซรามิกซ์ (Ceramic) ไม้ (Wood) ผ้า (Fabric)

วัสดุที่ใช้ในอากาศยาน โลหะ (Metal) แบ่งออกเป็น โลหะกลุ่มเหล็ก (Ferrous metal) โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non-ferrous metal) พอลิเมอร์ (Polymer) วัสดุผสม (Composite) เซรามิกซ์ (Ceramic) ไม้ (Wood) ผ้า (Fabric)

Introduction to aircraft materials Chapter 1 Introduction to aircraft materials