POLİMERİK KOMPOZİTLERİN SAVAŞ UÇAKLARINDA KULLANIMI
Kompozit Malzeme
İki veya daha fazla malzemenin çeşitli üretim yollarıyla daha üstün özellikler elde etmek için makro boyutta tek bir malzeme formuna getirilmiş haline kompozit malzeme denir. Kompozit malzeme oluşturulmasındaki amaç bir malzemenin eksik olan bir özelliğini başka bir malzeme ile takviye ederek o malzemenin o eksikliğini yok etmektir. Örnek verecek olursak polimerlerin mekanik özellikleri düşüktür fakat sünek malzemelerdir polimerleri elyaflarla takviye ederek hem polimerin mekanik özellikleri artar hem de elyaf daha sünek bir hale gelir. Kompozit yapı oluşurken kompozoti oluşturan bileşenler kendi özelliklerini kaybetmezler [1].
Kompozit Malzeme Yapısı
Kompozitler matris ve takviye malzeme yapısından oluşmaktadır.
Görsel: Kompozit malzeme yapsı [2]
Matris Fazı
Takviye malzemelerin gömüldüğü malzemeye matris malzemesi denir. Matris malzemeleri takviye elemanlarını bir arada tutma görevi ve kompozite gelen yükü eşit karşılama görevleri vardır. Ayrıca matrisler kompozit malzemeye belirli avantajlar sağlayabilir [3].
Takviye Fazı
Takviye malzemeler matris malzemesinin eksik olan özelliğini tamamlayan malzemelerdir. Kullanılan takviye elemanları; lifler, granüller, whiskers, pudra, yonga[3].
Kompozitler matrislerine göre üçe ayrılır polimer matrisliler, metal matrisliler, seramik matrisliler. Bu yazımda sadece polimerik kompozitler hakkında bilgi vereceğim.
Polimerik Kompozitler
Öncelikle polimer tanımına bakalım; polimerler monomer denilen moleküllerin birbiri ile bağlanması sonucu uzun zincir şekilde ortaya çıkan sentetik malzemelerdir. İki tür polimer malzeme vardır bunlar; termoset ve termoplastik malzemelerdir. Aralarındaki en büyük fark kimyasal yapılarının farklı olması ve termosetler geri dönüştürülemezler termoplastikler geri dönüştürülebilirler olmasıdır [4].
Şekil: Polimerlerin Yapısı[4]
Polimerik kompozitler matrisi polimer genellikle takviye malzemesi elyaf olan kompozit malzeme türüdür.
Polimerik kompozitlerin avantajları;
- Diğer kompozitlere göre daha hafiftir
- Matrisinin daha sünek malzeme olmasından dolayı daha kolay işlenebilir.
- Üretim sırasında düşük sıcaklık ve düşük basınç gerektirmesi üretim aşamasını hem daha az karmaşık hem de maliyeti daha düşük yapmaktadır.
- Mukavemet/ağırlık oranı iyidir.
- Üretim sırasında düşük sıcaklık nedeniyle matriste herhangi bir bozunma meydana gelmez
Polimerik kompozitlerin tek dezavantajı vardır. Bu da sıcaklık dayanımlarının iyi olamaması, yüksek sıcaklık gerektiren yerlerde kullanımını kısıtlamaktadır [5].
Polimerik kompozitlerin birçok kullanım alanı vardır bunlar; uzay araçları ve uçak yapıları, elektronik paketleme malzemeleri, medikal ekipmanlar ev gereçleri ve savunma sanayi alanında kullanılmaktadır [4].
Polimerik Kompozitlerin Savaş Uçaklarında Kullanımı
Geçmişte beri insanlar hayatta kalma içgüdüsü ile yaşamını sürdürmektedir, herhangi bir tehlike anında hayatta kalmak için hep kendini savunmak istemiştir. Bu isteği insanlar ilk başta taş ve sopa ile gerçekleştirmektedir. Zaman geçtikçe ve zamana paralel olarak teknoloji geliştikçe savunma sanayii de değişime uğramıştır. Bu değişim savunma sanayiinin ihtiyaçlarını değiştirmiş ve savunma sanayiyi bireysel korumadan çıkartarak ülkesel boyuta getirmiştir. Savunma sanayiinin değişen ihtiyaçlarından dolayı farklı malzemeleri yönelim olmaktadır. Şu an geldiğimiz noktada savunma sanayiinin malzeme ihtiyacının genelini kompozit malzemeler karşılamaktadır. Genellikle bu kompozitlerden polimerik kompozitler bir çok üstün özelliğinden dolayı savunma sanayi alanında kullanımı yaygındır. Polimerik kompozitlerin savunma sanayiinde kullanıcının özellikle hafiflik ve esneklik ihtiyacını karşılamaktadır[6].
Polimerik kompozitler savaş uçaklarında fazlasıyla kullanılmaktadır. Değişen ihtiyaçlardan dolayı kullanılacak olan polimerik kompoztilerin iyileştirilmiş hasar toleransını ve korozyon direnci önemlidir. Polimerik kompozit içeren savaş uçaklarından bazıları şunlardır; F–14, F–15, F-16, F/A–18, AV–8B, Eurofighter (EFA), Advanced Jet Fighter (AJF), Joint Strike Fighter (JSF–F35), F–117 Black Hawk, Beech Aircraft Starhip, Pasific Theater B29, APACHE, B–2 Bomber[7].
Özellikle karbon elyaf takviyeli polimer kompozitler askerî uçaklarda yoğun olarak kullanılmaktadır. JSF, EFA vb. askerî uçaklarda, karbon elyaf takviyeli polimerik kompozit malzemeler yapısal kütlede %40, uçağın yüzey alanında ise %70 oranında yer almaktadır[6]. Karbon elyaf takviyeli polimer kompozitlerin askerî uçaklardaki diğer kullanım alanlarının ise motor rulmanları ve yatakları, kasalar (cases), hava kanalları ve çıkış flepleri vb. olduğu söylenebilir[7].
C17 uçak tipinde karbon elyaf takviyeli polimer kompozitlerin kullanılması sonucu ağırlığın %20’ye yakın azaldığı, yaklaşık 4.300 daha az parçanın kullanıldığı ve ilaveten maliyetin %50 azaldığı belirtilmiştir[6].
Geleceğin savaş jetlerinde öne çıkan en önemli özellik görünmezliktir. Savaş jetlerine düşen mikro dalga enerjilerini emebilen ve bu sayede radarlardan uçağın kaçabilmesini sağlayan görünmezlik özelliğinin uçakta kullanılan polimerik kompozitler sayesinde olduğu bilinmektedir. Görünmezlik sağlayan kompozit malzeme teknolojileri F–35 Lightning II uçağında da 2006 yılından itibaren kullanılmaktadır[6].
Savunma alanında önemi giderek artan insansız hava araçlarında uygulanabilecek çok fonksiyonlu polimerik kompozit malzeme teknolojileri pek çok yeni tasarıma olanak sağlayacaktır. Polimerik kompozitlerin üretilen yapısal entegre enerji depolama bataryalarının elektrikli pervaneli uçaklarda halihazırda kullanılmakta olduğu bilinmektedir[6].
Ayrıca A400M’de polimerik kompozit kullanılarak %35–40 arasında bir yapısal ağırlık azalması olduğu ve bundan dolayı da aynı miktarda faydalı yük artışı sağlandığı belirtilmiştir. Bütün bu ağırlık azalmalarının sonucunda daha az yakıt harcayarak enerji tasarrufu, daha az karbon salınımı ve maliyette azalmalar meydana gelmiştir[6].
Kaynaklar
[1] Kaya, A. İ. (2016), Kompozit Malzeme Ve Özellikleri, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Elektronik Kaynak, 38-45
[2] http://accluster.com/kompozit-malzemelerin-yapisi/
[3] Işık. A (2008), Kompozit Malzemelerden İmal Edilmiş Bir Takviye Elemanının Eğilme Ve Burulma Yükü Altında Deneysel Ve Sayısal Olarak İncelenmesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul
[4] Zor. M (2018), Kompozit Malzemeler Mekaniği Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi Malzeme Bilimi Ve Mühendisliği, İzmir
[5] Gülmez. S (2018), Otomotiv Endüstirisinde Kullanılan Polimer Matrisli Kompozitler, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tezsiz Yüksek Lisans Projesi, Denizli
[6] Yılmaz. U, Evci. C. (2015), Havacılık ve Savunma Sektöründe Kompozit Malzemelerin Geleceği, Savunma Bilimleri Dergisi, 2, 77-109
[7] Mallick. P. K. (2007), Fıber Reınforced Composıtes, 25-29, 616p, Third Edition, CRC Press
