Bạn có biết rằngNhômchiếm tới 75%-80% của một chiếc máy bay hiện đại?!
Lịch sử của nhôm trong ngành hàng không vũ trụ đã có từ rất lâu. Trên thực tế, nhôm đã được sử dụng trong ngành hàng không trước cả khi máy bay được phát minh. Vào cuối thế kỷ 19, Bá tước Ferdinand Zeppelin đã sử dụng nhôm để chế tạo khung cho những chiếc khinh khí cầu Zeppelin nổi tiếng của mình.
Nhôm là vật liệu lý tưởng cho sản xuất máy bay vì nó nhẹ và bền. Nhôm chỉ nặng bằng khoảng một phần ba thép, cho phép máy bay chở được nhiều trọng lượng hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Hơn nữa, khả năng chống ăn mòn cao của nhôm đảm bảo an toàn cho máy bay và hành khách.
Các loại nhôm hàng không vũ trụ phổ biến
2024– Thường được sử dụng trong vỏ máy bay, nắp chụp, cấu trúc máy bay. Cũng được sử dụng để sửa chữa và phục hồi.
3003– Tấm nhôm này được sử dụng rộng rãi để mạ vỏ máy và tấm chắn gió.
5052– Thường được sử dụng để chế tạo bình nhiên liệu. 5052 có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời (đặc biệt trong các ứng dụng hàng hải).
6061– Thường được sử dụng làm thảm hạ cánh máy bay và nhiều mục đích sử dụng kết cấu khác ngoài hàng không.
7075– Thường được sử dụng để gia cố kết cấu máy bay. 7075 là hợp kim có độ bền cao và là một trong những loại phổ biến nhất được sử dụng trong ngành hàng không (sau 2024).
Lịch sử của nhôm trong ngành hàng không vũ trụ
Anh em nhà Wright
Vào ngày 17 tháng 12 năm 1903, anh em nhà Wright đã thực hiện chuyến bay đầu tiên của con người trên thế giới bằng chiếc máy bay của họ, Wright Flyer.
Chiếc máy bay Wright Flyer của anh em nhà Wright
Vào thời điểm đó, động cơ ô tô rất nặng và không cung cấp đủ lực để cất cánh, vì vậy anh em nhà Wright đã chế tạo một động cơ đặc biệt trong đó khối xi-lanh và các bộ phận khác được làm bằng nhôm.
Vì nhôm không phổ biến và giá thành quá cao, bản thân máy bay được làm từ gỗ vân sam Sitka và khung tre phủ vải bạt. Do tốc độ bay thấp và khả năng tạo lực nâng hạn chế của máy bay, việc giữ cho khung máy bay cực kỳ nhẹ là điều cần thiết, và gỗ là vật liệu khả thi duy nhất đủ nhẹ để bay, nhưng vẫn đủ chắc chắn để chịu được tải trọng cần thiết.
Phải mất hơn một thập kỷ thì nhôm mới được sử dụng rộng rãi hơn.
Chiến tranh thế giới thứ nhất
Máy bay bằng gỗ đã tạo nên dấu ấn trong những ngày đầu của ngành hàng không, nhưng trong Thế chiến thứ nhất, nhôm nhẹ bắt đầu thay thế gỗ trở thành thành phần thiết yếu trong sản xuất hàng không vũ trụ.
Năm 1915, nhà thiết kế máy bay người Đức Hugo Junkers đã chế tạo chiếc máy bay hoàn toàn bằng kim loại đầu tiên trên thế giới; chiếc máy bay một tầng cánh Junkers J 1. Thân máy bay được làm từ hợp kim nhôm gồm đồng, magie và mangan.
Máy bay Junkers J 1
Thời đại hoàng kim của hàng không
Khoảng thời gian giữa Thế chiến thứ nhất và Thế chiến thứ hai được gọi là Thời đại hoàng kim của Hàng không
Trong những năm 1920, người Mỹ và người châu Âu đã tham gia các cuộc đua máy bay, dẫn đến những đổi mới về thiết kế và hiệu suất. Máy bay hai tầng cánh được thay thế bằng máy bay một tầng cánh thon gọn hơn, và đã có sự chuyển đổi sang khung máy bay hoàn toàn bằng kim loại làm từ hợp kim nhôm.
“Con ngỗng thiếc”
Năm 1925, Ford Motor Co. bước vào ngành hàng không. Henry Ford đã thiết kế chiếc 4-AT, một chiếc máy bay ba động cơ, hoàn toàn bằng kim loại, sử dụng nhôm gợn sóng. Được mệnh danh là "The Tin Goose", nó ngay lập tức trở thành một cú hit đối với hành khách và các nhà điều hành hàng không.
Đến giữa những năm 1930, một hình dạng máy bay mới hợp lý đã xuất hiện, với nhiều động cơ được gắn chặt, bánh đáp có thể thu vào, cánh quạt có bước thay đổi và cấu trúc nhôm chịu lực.
Chiến tranh thế giới thứ hai
Trong Thế chiến thứ II, nhôm được sử dụng cho nhiều ứng dụng quân sự – đặc biệt là chế tạo khung máy bay – khiến sản lượng nhôm tăng vọt.
Nhu cầu nhôm lớn đến mức vào năm 1942, Đài phát thanh WOR-NYC đã phát sóng chương trình phát thanh "Nhôm cho Quốc phòng" để khuyến khích người Mỹ đóng góp phế liệu nhôm cho nỗ lực chiến tranh. Hoạt động tái chế nhôm được khuyến khích, và chương trình "Tinfoil Drives" cung cấp vé xem phim miễn phí để đổi lấy bóng nhôm.
Trong giai đoạn từ tháng 7 năm 1940 đến tháng 8 năm 1945, Hoa Kỳ đã sản xuất một con số đáng kinh ngạc là 296.000 máy bay. Hơn một nửa trong số đó chủ yếu được làm từ nhôm. Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ Hoa Kỳ đã có thể đáp ứng nhu cầu của quân đội Hoa Kỳ cũng như các đồng minh của Hoa Kỳ, bao gồm cả Anh. Vào thời kỳ đỉnh cao năm 1944, các nhà máy sản xuất máy bay của Mỹ đã sản xuất 11 máy bay mỗi giờ.
Đến cuối chiến tranh, Hoa Kỳ đã có lực lượng không quân mạnh nhất thế giới.
Thời hiện đại
Kể từ khi chiến tranh kết thúc, nhôm đã trở thành một phần không thể thiếu trong sản xuất máy bay. Mặc dù thành phần hợp kim nhôm đã được cải thiện, nhưng những ưu điểm của nhôm vẫn không thay đổi. Nhôm cho phép các nhà thiết kế chế tạo một chiếc máy bay nhẹ nhất có thể, có thể chở tải trọng lớn, tiêu thụ ít nhiên liệu nhất và không bị gỉ sét.
Concorde
Trong sản xuất máy bay hiện đại, nhôm được sử dụng ở khắp mọi nơi. Chiếc Concorde, từng chở khách với tốc độ gấp đôi tốc độ âm thanh trong suốt 27 năm, được chế tạo bằng vỏ nhôm.
Boeing 737, máy bay phản lực thương mại bán chạy nhất đã biến du lịch hàng không trở thành hiện thực đối với đại chúng, được làm từ 80% nhôm.
Máy bay ngày nay sử dụng nhôm cho thân máy bay, cánh, bánh lái, ống xả, cửa và sàn, ghế ngồi, tua-bin động cơ và bảng điều khiển buồng lái.
Khám phá không gian
Nhôm vô cùng quý giá không chỉ trong máy bay mà còn trong tàu vũ trụ, nơi trọng lượng nhẹ kết hợp với độ bền tối đa càng trở nên quan trọng hơn. Năm 1957, Liên Xô đã phóng vệ tinh đầu tiên, Sputnik 1, được chế tạo từ hợp kim nhôm.
Tất cả tàu vũ trụ hiện đại đều được làm từ 50% đến 90% hợp kim nhôm. Hợp kim nhôm đã được sử dụng rộng rãi trên tàu vũ trụ Apollo, trạm vũ trụ Skylab, tàu con thoi và Trạm Vũ trụ Quốc tế.
Tàu vũ trụ Orion – hiện đang được phát triển – được thiết kế để cho phép con người khám phá các tiểu hành tinh và sao Hỏa. Nhà sản xuất Lockheed Martin đã chọn hợp kim nhôm-lithium cho các thành phần cấu trúc chính của Orion.
Trạm vũ trụ Skylab
Thời gian đăng: 20-07-2023