Havacılık ve Uzay Teknolojisinde Yapılan Yenilikler

Havacılık ve uzay teknolojisinde yapılan yenilikler, araştırma geliştirme programlan, tüm dikkatleri, yüksek dayanımlı, hafif ve kolayca denetlenip isteni­len yönde ayarlanabilen mekanik özelliklere sahip, tak­viyeli plastik malzemeler üzerinde yoğunlaştırılmıştır. Çeliğe göre yaklaşık dört kat hafif ve daha dayanıklı olan bu malzemeler, reçine matris içine takviye edil­miş liflerden meydana gelir. Ana doku, karıştırıldıktan sonra serleştirilerek takviye liflerini sıkıca kavrayan re­çine, hızlandırıcı ve katkı maddelerinden, takviye lifle­ri ise, karbon veya grafik cam, boran, metalik lifler ve kevlar gibi aramid türü organik liflerden oluşur. Kompo­zit malzemelerin gücü ve sağlamlığı, liflerin diziliş yö­nüne bağlıdır. Bu nedenle, esas görevi üzerine etkiyen mekanik yükleri taşımak olan takviye lifleri veya hazır takviye band ve dokumalar, yükün en fazla zorlaya­cağı hassas bölgelerde en fazla dayanımı verecek şe­kilde dizilirler. Öte yandan uçak yapımında kullanılan gerilime dayanıklı karbon, termoplastik ve ferromanyetik türü kompozit malzemeler, radarlar tarafından gönderilen mikrodalgaları emici özelliğe sahiptir. Bü­tün bu özellikleriyle havacılık ve uzay teknolojisinin ge­leceğinde önemli rol oynayacak takviyeli plastik malzemeler, ABD’de ilk olarak 24 Mart 1944 tarihin­de, Wright-Patterson havacılık şirketi tarafından üreti­len BT-15 tipi uçaklarda gövde yapı elemanı olarak başarıyla kullanıldı. 1946 tarihinde R.E.Young, ilk kom­pozit roket motor borusunu geliştirdi. 11 Mart 1948 tarihinde, ABD Hava Kuvvetleri, süpersonik uçak ve roket tasarımlarında kullanılmak amacıyla kompozit malzemeler üzerinde geniş bir araştırma-geliştirme ve üretim çalışmaları başlattı. 1950 başlarında Bell, Ka­man, Curtiss-VVright, Hamilton Standard havacılık şir­ketleri, kompozit kanat üretim çalışmalarına yöneldiler. 1960 tarihinde, her bir Boeing 727 jet uçağında, yak­laşık 2270 kg takviyeli plastik malzeme kullanılarak, metale göre daha ucuz ve ağırlıkça %33 hafiflik sağlandı.
1961 tarihinde ilk grafit elyaf üretilerek havacılıkta uygulama, araştırma ve geliştirme çalışmaları başla­tıldı. 1965 tarihinde Grumman/General Dynamics F-111 savaş uçaklarında, 315°C sıcaklığa dayanıklı boron takviyeli epoksi dengeleyiciler kullanılarak, me­tale göre ağırlıkça %27, Grumman F-14 savaş uçağı dengeleyicilerinde ağırlıkça o/o2O hafiflik sağlanmıştır. 1975 tarihinde, sadece F-14 ve F-15 savaş uçakların­da kullanılan kompozit malzemeler 16 ton dolayların­da iken, 1979 tarihinde ABD’de tüm havacılık alanında kullanılan kompozit malzemelerin pazar payı 10442 ton, 1985 tarihinde 14528 ton, 1987′de 18161 tona yükselmiştir. Grumman havacılık şirketi araştırmaları­na göre, ABD’de üretilen bütün uçak türlerinde, sa­dece grafitli kompozit malzeme kullanımının, 1995 tarihine kadar 1271 tondan 1725 tona artacağı açık­lanmıştır. 10 yıllık bir süre içinde, bu kadar hızlı artışın nedeni, kompozit malzemelerin F/A-18 ve AV-8B tipi uçakları da kapsayan askerî ve sivil havacılık alanın­da artan talepler göstermesinden kaynaklanmaktadır.
F/A - 18 tipi uçak çatkı(şasi)ları yeniden gözden geçirilerek, kompozit malzeme kullanımı %35 oranı­na çıkarılmıştır. Günümüzde Mc Donnell Douglas AV-8B uçaklarının dörtte birinden daha fazlası, karbon takviyeli kompozitlerden yapılmaktadır.
F-18 uçaklarında %10′un üzerinde kompozit mal­zeme kullanılmıştır. F-16 uçaklarında ise, yatay ve di­key dengeleyiciler grafit takviyeli kompozitten üretilmiştir. Douglas havacılık şirketi, KC-10A tan­ker/kargo uçaklarında, dikey dengeleyici elemanı ola­rak kompozit malzeme kullanılarak, toplam ağırlığı %20 oranında indirgemiş bulunmaktadır. Northrop yet­kilileri, yakın bir gelecekte Northrop uçaklarında kul­lanılan kompozit malzeme oranını %60 dolaylarına yükselteceklerini ifade etmişilerdir. ABD’de üretilen ba­zı ileri taktik savaş uçakları üretiminde, halen %40-60 oranında kompozit malzeme kullanılmaktadır.
Sivil havacılık alanında da kompozit malzeme kul­lanımında büyük artışlar kaydedilmiştir. AVteck 400, Beech, Starship ve Lear Fan 2100 havacılık şirketleri, uçak ve helikopter gövdesi üretiminde kompozit mal­zeme kullanmaktadırlar. Dikey kalkışlı pervaneli uçak: ların ve ağır yük nakliye helikopterlerinin, yakın zamanda tamamen kompozit gövdeye sahip olması beklenmektedir.
Hafiflik, güçlülük, uçuş menzilinin ve yük kapasi­tesinin artması, hizmet süresinin uzun olması korozyon direnci, bakım onarım imkânı ve uygulamaya konulacak teknik yenilikler bakımından kompozit malzemeler, askerî ve sivil uçaklarda giderek artan oran­larda kanat, gövde, yatay/dikey dengeleyiciler, helikopter pervane ve milleri ve diğer bölümlerde yay­gın olarak kullanım alanına girmişlerdir.
Kompozit malzeme tasarım ve mühendislik servis­leri konusunda uzmanlaşmış bulunan Du Pont şirketi yetkilileri, havacılık alanında yıllık kompozit malzeme hacminin 1990 sonunda 10 milyar dolara yükselece­ğine inanmaktadırlar. Bugünlerde deneme uçuşları ya­pan AT3 ve V-22 tipi hafifletilmiş taktik nakliye uçakları büyük oranda karbon, ca’m elyafı takviyeli plastik tü­rü kompozit malzemeler kullanılarak yapılmıştır. Bun­lardan Bell/Boeing V-22 uzun menzilli alçak irtifa kuvvet çıkarma uçağı, yerden dikey kalkış ve iniş gerektiren koşullarda başarıyla kullanılmaktadır.
Tamamen kompozit malzemelerden üretilen V-22′ler hafifliği, uzun menzile dayanımı ve mükem­mel süzülme yeteneği sayesinde, özel harekâtlarda vazgeçilmez taktik indirme uçaklarıdır. Yakın zaman­da geliştirilen Grumman X-29 süpersonik uçaklarında ise, ileri dönük ve daha öneki kanatlara göre üçte bir daha ince grafik kompozit kanatlar kullanılmaktadır.
Günümüz havacılığında, takviyeli plastik malzeme kullanımı uzun menzil, hafiflik, uzun ömür ve çok yük taşıma imkânı vermiştir. Boeing 757, 767 ve Mc Don­nell Douglas MD-80 tipi uçaklarda bütün kontrol yü­zeylerinde kompozit malzeme kullanılarak, her yolculuk için %1,5 yakıt tasarrufu sağlanmıştır.
Roket yapılarında ise motor borusu, nozul, burun, radom ve lançer tüpleri grafit veya cam elyaf sarma yöntemi ile üretilirler. Örnek olarak Atlas, Delta, Polaris, Minuteman, Terrier, Nike-Zeus, Tiros, Thor-Able I, II, III, IV, Deacon Pershing gibi büyük roketler ve antitank viper gibi küçük roketlerde, elyaf sarma kom­pozit malzemeler kullanılmıştır.
Avrupa’da havacılık ve askerî alanda, elyaf takviyeli plastik malzeme kullanımı 1985′te 4250 ton (£ 78,6 m) olarak gerçekleşmiştir. Bu miktar, tüm tak­viyeli plastik malzemeler içinde ağırlıkça %0,7′lik pa­ya sahiptir. Araştırmalar, takviyeli plastik malzemelerin 1990 senesinde %20′lik artış kaydederek, 5100 ton dolaylarında olacağını göstermektedir.