Att minska vikten av flygplan har blivit en prioritet, eftersom flygbranschen strävar efter ökad bränsleeffektivitet och förbinder sig med strikta utsläppsmål. Hur mycket vikt har klippts från enkla och dubbla gångfartyg under de senaste 10 åren och var? Hur mycket längre kan OEM: s och leverantörerna minska vikten under de kommande tio åren och i vilka komponenter / utrustning / inredning kommer de största besparingarna att göras? Jag letar efter några roliga och relevanta fakta om detta ämne för en artikel som jag skriver.
Kanske har den största viktminskningen i flygplan över hela linjen använts av kompositmaterial över aluminium. Detta sträcker sig från små GA-flygplan helt upp genom flyglinjer som Boeing Dreamliner . I retropassningssystemet har några äldre planer certifierats för att ta nya kompositprojektorer . Även små besparingar är viktiga enligt denna artikel
LED modules give on average a 40% weight saving over the incandescent modules they are replacing, which improves fuel economy
Glas cockpits och moderna datoriserade avionics tenderar att väga mindre och erbjuda mer än sina tidigare ångmätare motdelar. Även i rymdfärjan.
The system also provides greater backup capability, weighs less and uses less power than the original design.
En annan sak som har gjort en rättvis dugg i vikt är hur bränsleeffektiva motorer har fått. Medan det finns en praktisk gräns för detta eftersom motorer har blivit mer effektiva har behovet av att transportera bränsle sjunkit eller flygplan kan gå längre på samma bränsle. På samma sätt som väderplanering / förutsägelse har fått bättre bränslebelastningar ( samtidigt som de överensstämmer med FAAs reservbestämmelser ) kan vara lite lättare eftersom de nu kan beräknas mer exakt.
En sak som har fått heaver är passagerarna ...
Förutom användningen av kompositmaterial har en annan viktminskningsteknik kommit från att skapa lättare elektriska ledningar och kablar som används över planet och genom att minska den mängd tråd som behövs överallt.
Detta har behandlats på flera olika sätt.
Jag vet vad jag säger, inte exakt vad som ställdes, men jag fann väldigt intressant på samma sätt :-)
Om du tittar på GE jetmotorens teknik kommer du troligen att bli imponerad av detaljerna. Speciellt kolfibermaterialet är något som gör det möjligt för GE att göra fläktbladen längre och tunnare. Titta på: länk
Jag har försökt att extrahera lite relevant innehåll, och här är det:
Nick Kray works as a consulting engineer for composite design at GE Aviation. In the 1990s, he was part of a GE high-stakes gambit to make the front fan of its largest jet engine from epoxy and carbon fibers.
The blades from the material, called carbon-fiber composite, allowed GE’s aerospace engineers to design the GE90, still the world’s largest and most powerful jet engine. It’s also GE Aviation’s most profitable machine. “Our competitors make jet engine fans from titanium and steel and even some of our own people weren’t initially so hot about using composites,” Kray says. “Nobody had tried this before.”
The material allowed GE engineers to design blades that result in lighter and more efficient engines, allowing airlines to save fuel by shedding precious pounds.
Now Kray and his team are busy building the future. They are working on a fourth generation of the blade for the GE9X, GE’s largest engine yet, designed exclusively for Boeing’s next-generation wide-body jet, the 777X.The blades will feature several new components, Kray says. They will use stiffer carbon fibers so GE can make them longer and thinner. Their trailing edge will be made from a special structural glass fiber composite that can better absorb impact energy.
Where the GE90 has 22 blades and the GEnx holds 18, the GE9X will have only 16, even though it is the largest of the three. Besides making the engine lighter, the fewer and thinner blades will also spin faster.
Det finns flera åtgärder som jag kan tänka mig. Jag är säker på att vissa av dem bara sparar vikt som en bieffekts, snarare än att det är den främsta drivrutinen för förändringen.
Det är möjligt att alla dessa förändringar överträffas genom förändring av motordesign och aerodynamik (vinge / sharklets), vilket minskar drag och sparar vikten av att transportera mer bränsle ombord, även om jag inte har data.
De andra svaren på denna fråga är alla sanna, bra och relevanta. Det finns emellertid två viktiga saker som hittills inte nämnts.
En är att flygplansdelar, speciellt kritiska delar som vingspärrar, är mindre och mindre över-konstruerade än vad de brukade vara.
I avsaknad av mer exakt kunskap om de bärande, böjande och andra gränserna för viktiga strukturer skulle flygtekniker räkna ut för mycket stora säkerhetsmarginaler, vilket gör dessa strukturer mycket starkare och elastiska (och tyngre) än vad de någonsin skulle behöva att vara.
Bättre förståelse av gränserna - veta mer om hur och när strukturer kommer att misslyckas - har gjort att säkerhetsmarginalerna kan minskas säkert, vilket gör strukturerna lättare.
Observera att minska säkerhetsmarginaler inte nödvändigtvis betyder att du gör något mindre säkert . En enorm säkerhetsmarginal i vinge design som gör det möjligt för en vinge att motstå krafter som skulle skada andra kritiska delar eller döda varje person ombord, betyder inte enbart förbättrad säkerhet. Förbi en viss punkt betyder det bara ökad vikt.
Och med att minska onödig vikt kan man få mer utrymme för förbättringar på andra områden som i sin tur kan förbättra säkerheten.
För det andra har nya datorstödda designtekniker börjat komma fram och utforska mönster som ingen människa kunde eller skulle, baserat på matematisk modellering och simuleringar som ger oväntade resultat.
Till exempel har vissa tekniker skapat mönster där materialet skärs bort (t.ex. en cylinder eller en stråle) i mönster som verkar vara slumpmässiga. För samma styrka / styvhet / motståndskraft mot misslyckande kan delen göras mycket väsentligt lättare.
Båda dessa trender kommer utan tvekan att fortsätta, och för att de kan gälla lika bra för strukturer som vingar och brickbord, kommer de att få konsekvenser för alla aspekter av design och konstruktion av flygplan.
Läs andra frågor om taggar aircraft-design commercial-aviation aircraft-performance commercial-operations weight Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna