تحقيقو توليد- همشهري آنلاين:
تيمي پژوهشي شامل دانشجوياني از دانشگاه صنعتي اميركبير در تلاشند با جايگزيني مواد پيشرفته و فوق سبك، نسل جديدي از فضاپيماها را براساس تركيبات كامپوزيتي طراحي كنند.
مهندس كاوه آذري، كارشناس مهندسي مواد و مجري طرح با اشاره به انجام موفق مدلسازي هندسي، طراحي و ساخت پايلوت سازه فضاپيماي كامپوزيتي به خبرنگار ايسنا گفت: "كامپوزيتها موادي چند جزئي هستند كه خواص آنها در مجموع از هر كدام از اجزا بهتر است. ضمن آن كه اجزاي مختلف، كارايي يكديگر را بهبود ميبخشند، همه اين محاسن موجب شدهاند به واسطه سرعت زياد فضاپيماها در هنگام پرواز و ورود به جو و تحمل دماي زياد در بدنه ، كامپوزيتها به گزينهاي الزامي تبديل شوند. ضمن آن كه كاربرد كامپوزيتها در فضاپيما ضمن افزايش مقاومت حرارتي سازه، وزن آن را به حداقل كاهش ميدهد."
وي خاطرنشان كرد: "بدنه، بال و بالك اين فضاپيما از كامپوزيت فول هيبريدي هوشمند و هيبريدي متشكل از پليمر و ورق فلزي ساخته شده است و اولين آيتم اين طرح، جايگزيني مواد پيشرفته و فوق سبك در سازه بدنه و بال است. در اين طرح از كامپوزيتهاي مورد استفاده در داخل و نوعي كامپوزيت جديد كه ناسا بر روي آن تحقيق ميكند، استفاده شده است."
آذري با اشاره به استفاده از كامپوزيت تركيبي پليمر و فلز در بال فضاپيما گفت: "كامپوزيتهاي پليمري به تنهايي استحكام لازم را دارند اما از جهت خواص ارتعاشي خواص مناسبي ندارند لذا با هيبريد كردن كامپوزيتهاي پليمري با ورق فلزي (آلومينيوم ) اين مشكل برطرف ميشود كه كامپوزيت هيبريدي حاصل، علاوه بر خواص استحكامي مناسب، خواص ارتعاشي مناسب نيز دارد و در شرايط تحت ارتعاش لرزش تخريبي از خود نشان نميدهد."
وي ادامه داد: "طراحي كامپوزيت جهت استفاده در سازه بدنه نيز بايد به گونهاي باشد كه علاوه بر استحكام فوقالعاده، انعطافپذيري مناسب و مقاومت در برابر ضربات وارده را نيز داشته باشد كه به طور مشخص در كامپوزيتها ، فيبرهاي كربن استحكام فوقالعاده داشته و فيبرهاي كولار انعطافپذيري عالي دارند. بنابراين با تركيب كربن و كولار به خواستههاي خودمان ميرسيم."
آذري خاطر نشان كرد: "در حال حاضر در هواپيماها صرفا از آلومينيوم و فولادهاي پراستحكام استفاده ميشود كه مقاومت لازم را تامين ميكنند اما وزن زيادي دارند كه ميتوان كامپوزيتها را كه 25 تا 30 درصد از آلومينيوم سبكتر هستند جايگزين آنها كرد. بدين ترتيب به كارايي استثنايي مورد نظر ميرسيم چرا كه بايد نيروي جاذبه و بسياري از نيروهاي «درگ» موجود در فضا را در نظر بگيريم و هر چه سازه سبكتر باشد به كارايي بالاتري مي رسيم."
طراح فضاپيماي كامپوزيتي با بيان اينكه براي ورود به فضا و خروج از آن نيازمند خواص تركيبي هستيم، تصريح كرد: "سازه فضاپيما هم بايد مقاومت حرارتي بالايي داشته باشد و هم مقاومت خوبي در برابر سرما داشته باشد."
وي با بيان اينكه شاتلهاي موجود تنها از ايستگاههاي پرتاب به فضا راه پيدا ميكنند، تصريح كرد: "شماتيك پرواز سازه فضايي طراحي شده راحتتر است، به طوري كه تا ارتفاع 40 هزار پايي توسط يك وسيله مانند هواپيما يا موشك فرستاده شده و سپس به فضا شليك ميشود و براي شليك شدن هم موتور راكتي وجود دارد كه سوخت آن تركيبي از گاز N2O و پلي يورتان است."
آذري تصريح كرد: "با توجه به اين كه احتمال تخريب كامپوزيت در حين خروج از جو وجود دارد، در قسمتهايي از سازه كه دماي خيلي بالايي را تحمل ميكنند، از رزينهاي دما بالا به عنوان فدا شونده استفاده ميكنيم تا حرارت به قطعه اصلي اعمال نشود."
وي با بيان اين كه مزيت ديگر استفاده از رزينهاي دما بالا، سبكي آن هم است، خاطر نشان كرد: "در گذشته براي اين نوع سازههاي هوا فضايي، كاشيهاي TPS به كار ميبردند كه به سازههاي آلومينيومي ميچسبيدند، البته وزن بالاي آن مشكلاتي ايجاد ميكرد."
