چرا از آلومینیوم در ساخت هواپیما استفاده می‌شود؟ تاریخچه آلومینیوم در هوافضا

آلومینیوم و آلیاژهای آن پس از فولاد پرکاربردترین فلزات مهندسی روز دنیا هستند. وزن پایین در مقابل استحکام بالای این فلز باعث شده است که یک فاکتور مکانیکی بسیار حیاتی که با نام استحکام ویژه آن را می‌شناسیم، برای آلومینیوم بسیار بالا باشد. آلومینیوم چگالی حدود یک سوم فولاد دارد و بدیهی است در صنایعی که به وزن پایین نیاز است، آلومینیوم می‌تواند جایگزین مناسبی برای فولاد باشد. صنعت هوافضا نیز از این قاعده مستثنا نیست. جالب است بدانید حدود ۷۵ الی ۸۰ درصد هواپیما و سایر ماشین‌های هوانورد به روز دنیا از آلومینیوم ساخته شده است.

مزایای استفاده از آلومینیوم در هوافضا

همانطور که گفته شد، ارزشمندترین عاملی که استفاده از آلومینیوم را در صنعت هوایی اجتناب ناپذیر کرده است، وزن پایین در کنار استحکام بالاست. این ویژگی باعث می‌شود که انواع هوانورد‌ها دارای وزن نهایی پایینی باشند. مزیت وزن پایین این است که میزان تحمل بار هواپیما بیشتر می‌شود و می‌تواند مسافر و بار بیشتری را تحمل کند. از طرفی دیگر، وزن کم‌تر منجر به مصرف سوخت پایین‌تر می‌شود که به لحاظ اقتصادی و محیط زیستی بسیار حائز اهمیت است.

تاریخچه‌ی آلومینیوم در هوافضا

جالب است بدانید که استفاده از آلومینیوم در هوافضا به سال‌ها قبل از تولید نخستین هواپیما برمی‌گردد. در اواخر قرن 19 میلادی بود که کنت فردیناند زپلین (Count Ferdinand Zeppelin) از آلومینیوم در ساخت چارچوب و بدنه کشتی‌های هوایی معروف خود استفاده کرد.

در ادامه به صورت اجمالی نگاهی به تاریخچه آلومینیوم در هوافضا می‌اندازیم:

هواپیمای برادران رایت

در تاریخ ۱۷ دسامبر سال ۱۹۰۳ بود که برادران رایت برای نخستین بار موفق به تولید هواپیمای دارای سرنشین شدند. تا به آن روز، موتور تمامی اتومبیل‌های موجود در دنیا بسیار سنگین بود و توان تیک آف را از هواپیما می‌گرفت. برادران رایت موفق شدند بدنه‌ی سیلندر موتور را از آلومینیوم بسازند. در آن زمان آلومینیوم فلز بسیار گران قیمتی به حساب می‌آمد به همین دلیل سایر بدنه‌ی هواپیمای برادران رایت از چوب بامبو و نوعی صنوبر ساخته شد و به وسیله‌ی پارچه برزنت پوشش داده شد. علت استفاده از این چوب‌ها این بود که در کنار استحکام نسبتا قابل قبول خود وزن پایینی داشتند و بدنه‌ی هواپیما را سبک می‌کردند. حدود یک دهه طول کشید تا آلومینیوم در هوافضا بیشتر مورد استفاده قرار بگیرد.

آلومینیوم در جنگ جهانی اول

در خلال جنگ جهانی اول بود که رفته رفته آلومینیوم جایگزین بخش‌های چوبی هواپیما شد. در سال 1915 میلادی این هوگو جانکرز آلمانی بود که توانست برای نخستین بار هواپیمای تک سرنشینی تولید کند که تماما از فلز ساخته شده است. این هواپیما که با نام Junkers J1 شناخته می‌شود از آلیاژ آلومینیوم حاوی مس، منیزیوم و منگنز تولید شده بود.

عصر طلایی هوانوردی

به عقیده بسیاری از مورخان، بازه زمانی بین جنگ جهانی اول و دوم عصر طلایی و شکوفایی هوانوردی تلقی می‌شود. در بین سال‌های ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۰ تعداد زیادی از کمپانی‌های آمریکایی و اروپایی به رقابت برای تولید هواپیماهای برتر پرداختند. نتیجه‌ی این رقابت چیزی نبود جز نوآوری بیشتر در ساخت هواپیما و جایگزینی هواپیماهای دو سر نشین تمام آلومینیوم با هواپیماهای تک سرنشین کلاسیک. در سال ۱۹۲۵ کمپانی آمریکایی فورد که از نامدارترین کارخانه‌های تولید اتومبیل دنیا به شمار می‌رود، وارد صنعت هوایی شد. هنری فورد مالک کارخانه موفق به ارائه هواپیمایی سه موتوره و تمام فلزی شد که با نام غاز حلبی (Tin Goose) در بین مردم شناخته می‌شد. این هواپیما به سرعت در بین شرکت‌های هواپیمایی در دنیا مورد توجه و استقبال قرار گرفت.

پس از آن و در اواسط دهه 1930 میلادی، نسل جدیدی از هواپیما با موتورهای متعدد و مستحکم دارای سیستم فرود مناسب و بدنه تمام فلزی در دنیا معرفی شد.

آلومینیوم در جنگ جهانی دوم

با آغاز جنگ جهانی دوم نیاز به آلومینیوم برای کاربردهای متنوع از جمله صنعت هوافضا گسترش یافت. تقاضا برای آلومینیوم آنچنان شدت گرفت که شبکه رادیویی WOR-NYC در سال 1942برای اولین بار شعار “آلومینیوم برای دفاع” را مطرح کرد. هدف از این شعار تشویق مردم به بازیافت این آلیاژ ارزشمند بود به طوری که شرکت‌های بازیافتی در ازای تحویل قراضه آلومینیوم بلیت سینما دریافت می‌کردند.
در فاصله بین جولای 1940 تا آگوست 1945 آمریکا موفق به تولید 296000 فروند هواپیما شد که آلومینیوم آلیاژ اساسی در بیش از نیمی از آن‌ها بود. این میزان از تولید به حدی بالا بود که علاوه ارتش ایالات متحده، کشورهای هم پیمان با آمریکا نظیر بریتانیا نیز مجهز به این هواپیماها شدند. نتیجه چنین تلاشی این بود که ایالات متحده در انتهای جنگ جهانی دوم به عنوان قوی‌ترین نیروی هوایی دنیا شناخته شد.

عصر جدید آلومینیوم در هوافضا

پس از اتمام جنگ جهانی دوم، آلومینیوم به یک بخش جدانشدنی صنایع هوایی تبدیل شد. هر روزه آلیاژهای آلومینیوم درحال ارتقا پیدا کردن برای تولید محصولات با کیفیت‌تر هستند. قطعاتی که استحکام بیشتری داشته باشند، سبک باشند و میزان مصرف سوخت را به حداقل برسانند. هواپیمای Concorde که به مدت 27 سال مسافرین خود را با سرعتی بیش از دو برابر سرعت صوت جابجا می‌کرد بدنه تماما آلومینیومی دارد. همچنین؛ بوئینگ 737 که به نوعی پرمصرف‌ترین هواپیمای مسافربری به حساب می‌آید، ۸۰ درصد از بدنه خود را از آلومینیوم تشکیل داده است.

در هواپیماهای امروزی، بدنه، سکان، لوله‌های احتراق، بال، صندلی و توربین‌ها از آلومینیوم ساخته شده‌ند.

کدام گریدهای آلومینیوم در صنایع هوایی به کار می‌روند؟

در ادامه به این موضوع می‌پردازیم که هر کدام از اجزای هواپیما از کدام آلیاژ آلومینیوم ساخته شده‌اند:

• آلومینیوم 2024: ساخت بدنه و بالاپوش هواپیما. ترمیم و تعمیر اجزا نیز با این گرید انجام می‌شود.
• آلومینیوم 3003: ساخت لوله و بافل‌های موجود در هواپیما
• آلومینیوم 5052: این گرید بهترین گزینه برای ساخت محافظ و تانک سوخت است زیرا مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی دارد
• آلومینیوم 6061: برای سیستم فرود هواپیما و کاربردهای داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• آلومینیوم 7075: این گرید به دلیل دارا بودن استحکام بسیار بالا می‌تواند در بدنه هواپیما به کار رود.

جمع‌بندی

در این مقاله به بررسی تاریخچه‌ی آلومینیوم در هوافضا پرداخته شده است. به اطلاعاتی از نخستین تجهیزات هوایی تا جدیدترین هواپیماهای آلومینیومی دنیا اشاره شده است. همچنین؛ مهم‌ترین گریدهای آلیاژهای آلومینیوم که در صنعت هوایی دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند معرفی شدند. شما عزیزان می‌توانید برای مطالعه سایر مقالات به قسمت مقالات فولادینو مراجعه کنید. علاوه بر آن، برای کسب آگاهی از قیمت روز انواع مقاطع آهن آلات موجود در بازار آهن و فولاد ایران از طریق دکمه زیر وارد وبسایت فولادینو شوید.