مقاله 64 : سرا میک ها در صنایع فضایی

*vernal*

عضو جدید
کاربر ممتاز
صنايع فضايي و به ويژه شرکت هايي که هواپيماهاي تجاري توليد مي کنند، تا پيش از اين هرگز تحت چنين فشاري براي کاهش هزينه ها و در عين حال رعايت کامل مقررات ايمني و افزايش کارايي، بر مبناي تمرکز بر سود خالص قرار نگرفته بودند. اين امر شامل بخش هاي دفاعي و اکتشاف فضايي نيز مي شود. سراميک هاي صنعتي نظير آلومينا، سيليکون نيتريد و آلومينا نيتريد نقش مهمي در دستگاه ها و سيستم هاي کنترل هواپيماها، نمايشگر وضعيت موتور،سيستم هاي کنترل موشک و تجهيزات موقعيت يابي ماهواره دارند. همچنين از آن ها در سيستم هاي احتراق،اطفاي حريق و نيز براي محافظت موتورهاي توربيني در برابر گازهاي خورنده استفاده مي شود. دليل استفاده از اين مواد در قطعات حساس هواپيما، ويژگي هاي فيزيکي ممتاز آن ها است. مواد فوق قابليت حفظ ابعاد خود را در محدوده اي از دماهاي بالا دارند و استحکام مکانيکي بالايي نيز از خود نشان مي دهند؛ همچنين مقاومت شيميايي بسيار مطلوب آنها موجب شده توليدکنندگان با استفاده از اين مواد نسبت به بهبود کيفيت و ايمني هواپيماهاي خود اطمينان بيش تري حاصل نمايند. مواد الکتروسراميک (پيزوالکتريک و دي الکتريک) در مبدل هاي فضايي و حسگرها نظير شتاب سنج ها (براي اندازه گيري لرزش)، ژيروسکوپ ها (براي اندازه گيري شتاب در هواپيما، موشک و ماهواره) و حسگرهاي تعيين سطح (براي مثال در مخازن سوخت) استفاده مي شوند. بوئينگ 777 ، يکي از موفق ترين هواپيماهاي تجاري، از مواد پيزوسراميک در 52 ميله پتانسيل فراصوت واقع در مخزن سوخت استفاده کرده است. در هر مخزن سوخت، حسگرها در مکان هاي مختلفي نصب شده اند. يک ميدان الکتريکي ضربه اي (به صورت منقطع) به ماده پيزوسراميک اعمال شده و باعث نوسان آن مي شود. اين نوسان، يک موج صوتي را به مايع درون مخزن ارسال مي کند که پس از برخورد با سطح مشترک مايع و هوا منعکس مي شود. سيگنال صوتي منعکس شده توسط سراميک پيزوالکتريک جذب مي شود و اين ماده بر اساس اندازه گيري زمان رفت و برگشت موج، ميزان دقيق سوخت را محاسبه مي کند. به دليل دقت بسيار بالاي اين حسگرها در تعيين ميزانسوخت، از آن ها در هواپيماهاي جنگي نيز استفاده مي شود. سازندگان صنايع فضايي از انواع آلياژ برنج در ساخت و تعمير موتورهاي توربين گاز استفاده مي کنند. به عنوان مثال استفاده از قطعات از پيش شکل داده و زينتر شده برنج در دماي بالا را مي توان نام برد. هنگامي که دماي توربين به بيش از 1300°C مي رسد و نيز وجود گازهاي خورنده، موجب ايجاد فرسايش و سايش در قطعات مي شود، قطعات از پيش شکل داده و زينتر شده مخلوطي از سوپرآلياژ و برنج با دماي ذوب پايين را دربرمي گيرد که در محل مورد نظر با جوش موقت قرار گرفته و سپس لحيم مي شوند. به علت توانايي اين روش در تأمين ضخامت هايي نزديک به ضخامت مطلوب قطعه، پس از لحيم کاري نيازي به ماشين کاري يا تراشکاري نبوده و عمر قطعات موتور تا %300 افزايش مي يابد. به همين دليل اين روش نسبت به جوشکاري معمولي بسيار مقرون به صرفه و مطمئن است. همچنين در فرايند تأييد شده OEM و DER، تعميرات PSP به طور گسترده اي در موتورهواپيماهاي کوچک تر که سايش به دليل دفعات زياد پرواز در مسيرهاي کوتاه اتفاق مي افتد، صورت مي گيرد. مقرون به صرفه بودن سفرها از لحاظ اقتصادي تنها به پروازهاي تجاري يا دفاعي محدود نمي شود.بلکه NASA و ESA همواره به دنبال يافتن تکنولوژي هايي براي کاهش هزينه هاي سفرهاي فضايي هستند. بخش سراميک هاي صنعتي Morgan در Erlangen آلمان ، چند سال است که در برنامه توسعه فضانوردي اروپا جهت تحقيق در زمينه سيستم هاي نيروي محرکه يوني همکاري مي نمايد. در مقايسه با نيروي محرکه شيميايي، موتورهاي يوني، پتانسيل پرتاب فضاپيما را با ده برابر سرعت بيش تر و به مسافت هاي طولاني تر دارا هستند (به ازاي هر کيلوگرم سوخت). تکنولوژي نيروي محرکه يوني از الکتريسيته براي شارژ اتم هاي گازي سنگين استفاده مي کند تا اتم ها با سرعت اوليه بسيار زياد از فضاپيما شتاب گرفته و آن را به جلو برانند. در ابتدا مجراهاي خروج اتم ها از جنس کوارتز بود و پس از آن آلومينا جايگزين کوارتز شد، زيرا به ماده اي با همان خواص دي الکتريکي ولي پايداري ساختاري بيش تر نياز بود. آلومينا راحت تر ساخته مي شود و مقاومت به شوک حرارتي بالايي دارد، بنابراين محفظه اي از اين جنس دماي بسيار زيادي را که هنگام احتراق پلاسما ايجاد مي شود، تحمل مي کند. آلومينا نسبت به کوارتز سبک تر است و بدين ترتيب هزينه هاي هر سفر فضايي را کاهش مي دهد. تاريخچه استفاده از سراميک به صورت ارتن ور و سفال به بيش از 10000 سال پيش برمي گردد و امروز اين ماده غيرآلي و غيرفلزي، انقلابي در تکنولوژي مواد مي باشد. سراميک هاي پيشرفته امروز داراي خواص فيزيکي، حرارتي و الکتريکي بسيار مطلوبي هستند و همين امر کاربرد گسترده آن ها را در صنايع مختلفي نظير اتومبيل، پزشکي و ارتباطات ممکن مي سازد
 
بالا