هل تعلم أنالألومنيوميشكل 75%-80% من الطائرة الحديثة؟!
يعود تاريخ استخدام الألومنيوم في صناعة الطيران والفضاء إلى زمن بعيد. في الواقع، استُخدم الألومنيوم في الطيران قبل اختراع الطائرات. في أواخر القرن التاسع عشر، استخدم الكونت فرديناند زيبلين الألومنيوم لصنع هياكل مناطيده الشهيرة "زيبلين".
يُعدّ الألومنيوم مثاليًا لتصنيع الطائرات نظرًا لخفة وزنه ومتانته. يُعادل وزن الألومنيوم ثلث وزن الفولاذ تقريبًا، مما يسمح للطائرة بحمل وزن أكبر وزيادة كفاءة استهلاك الوقود. علاوة على ذلك، تضمن مقاومة الألومنيوم العالية للتآكل سلامة الطائرة وركابها.
درجات الألومنيوم الشائعة في مجال الطيران والفضاء
2024يُستخدم عادةً في أغطية الطائرات وهياكلها. كما يُستخدم في الإصلاح والترميم.
3003- تُستخدم هذه الصفائح المصنوعة من الألمنيوم على نطاق واسع في أغطية المحركات وطلاء الحواجز.
5052- يستخدم عادة في صناعة خزانات الوقود. يتمتع 5052 بمقاومة ممتازة للتآكل (خاصة في التطبيقات البحرية).
6061- تستخدم عادة في حصائر هبوط الطائرات والعديد من الاستخدامات الهيكلية غير المتعلقة بالطيران.
7075- يستخدم عادة لتقوية هياكل الطائرات. 7075 عبارة عن سبيكة عالية القوة وهي واحدة من أكثر الدرجات شيوعًا المستخدمة في صناعة الطيران (بجانب عام 2024).
تاريخ الألومنيوم في صناعة الطيران والفضاء
الأخوان رايت
في 17 ديسمبر 1903، قام الأخوان رايت بأول رحلة بشرية في العالم بطائرتهما، رايت فلاير.
طائرة الأخوين رايت
في ذلك الوقت، كانت محركات السيارات ثقيلة للغاية ولم تكن توفر طاقة كافية لتحقيق الإقلاع، لذلك قام الأخوان رايت ببناء محرك خاص كانت كتلة الأسطوانة والأجزاء الأخرى مصنوعة من الألومنيوم.
لأن الألومنيوم لم يكن متوفرًا على نطاق واسع وكان باهظ الثمن، صُنعت الطائرة نفسها من إطار من خشب التنوب سيتكا والخيزران مغطى بالقماش. ونظرًا لانخفاض سرعات الطائرة وقدرتها المحدودة على توليد الرفع، كان الحفاظ على خفة وزن الإطار أمرًا بالغ الأهمية، وكان الخشب المادة الوحيدة الممكنة خفيفة الوزن بما يكفي للطيران، وفي الوقت نفسه قوية بما يكفي لتحمل الوزن المطلوب.
سيستغرق الأمر أكثر من عقد من الزمان حتى يصبح استخدام الألومنيوم أكثر انتشارًا.
الحرب العالمية الأولى
تركت الطائرات الخشبية بصمتها في الأيام الأولى للطيران، ولكن خلال الحرب العالمية الأولى، بدأ الألومنيوم خفيف الوزن يحل محل الخشب كمكون أساسي في تصنيع الطائرات الفضائية.
في عام ١٩١٥، بنى مصمم الطائرات الألماني هوغو يونكرز أول طائرة معدنية بالكامل في العالم؛ طائرة يونكرز J 1 أحادية السطح. صُنع هيكلها من سبيكة ألومنيوم تضمنت النحاس والمغنيسيوم والمنغنيز.
يونكرز J 1
العصر الذهبي للطيران
أصبحت الفترة بين الحرب العالمية الأولى والحرب العالمية الثانية تُعرف بالعصر الذهبي للطيران
خلال عشرينيات القرن العشرين، تنافس الأمريكيون والأوروبيون في سباقات الطائرات، مما أدى إلى ابتكارات في التصميم والأداء. استُبدلت الطائرات ثنائية السطح بطائرات أحادية السطح أكثر انسيابية، وشهدنا انتقالًا إلى الهياكل المعدنية بالكامل المصنوعة من سبائك الألومنيوم.
"أوزة الصفيح"
في عام ١٩٢٥، دخلت شركة فورد موتور مجال صناعة الطيران. صمم هنري فورد طائرة 4-AT، وهي طائرة بثلاثة محركات، مصنوعة بالكامل من المعدن باستخدام الألمنيوم المموج. لُقبت الطائرة بـ"الإوزة الصفيحية"، وحققت نجاحًا فوريًا بين الركاب وشركات الطيران.
بحلول منتصف ثلاثينيات القرن العشرين، ظهر شكل جديد مبسط للطائرات، مع محركات متعددة ذات غطاء محكم، ومعدات هبوط قابلة للسحب، ومراوح متغيرة الميل، وهيكل من الألومنيوم ذي غلاف مجهد.
الحرب العالمية الثانية
خلال الحرب العالمية الثانية، كان هناك حاجة للألمنيوم في العديد من التطبيقات العسكرية - وخاصة بناء هياكل الطائرات - مما أدى إلى ارتفاع إنتاج الألمنيوم.
كان الطلب على الألومنيوم كبيرًا لدرجة أنه في عام ١٩٤٢، بثت محطة WOR-NYC برنامجًا إذاعيًا بعنوان "الألومنيوم للدفاع" لتشجيع الأمريكيين على التبرع بخردة الألومنيوم في المجهود الحربي. وشُجِّع إعادة تدوير الألومنيوم، وقدمت حملة "Tinfoil Drives" تذاكر سينما مجانية مقابل كرات من رقائق الألومنيوم.
في الفترة من يوليو 1940 إلى أغسطس 1945، أنتجت الولايات المتحدة 296,000 طائرة، وهو رقم مذهل. صُنع أكثر من نصفها بشكل أساسي من الألومنيوم. واستطاعت صناعة الطيران والفضاء الأمريكية تلبية احتياجات الجيش الأمريكي، وكذلك حلفاء الولايات المتحدة، بما في ذلك بريطانيا. وفي ذروة ازدهارها عام 1944، كانت مصانع الطائرات الأمريكية تُنتج 11 طائرة كل ساعة.
بحلول نهاية الحرب، أصبحت أمريكا تمتلك أقوى قوة جوية في العالم.
العصر الحديث
منذ نهاية الحرب، أصبح الألومنيوم جزءًا لا يتجزأ من صناعة الطائرات. ورغم تحسّن تركيب سبائك الألومنيوم، إلا أن مزاياه لا تزال كما هي. يُمكّن الألومنيوم المصممين من بناء طائرة خفيفة الوزن، قادرة على حمل حمولات ثقيلة، وتستهلك أقل قدر من الوقود، ومقاومة للصدأ.
الكونكورد
في صناعة الطائرات الحديثة، يُستخدم الألومنيوم في كل مكان. طائرة كونكورد، التي نقلت ركابًا بسرعة تفوق ضعف سرعة الصوت لمدة 27 عامًا، صُنعت بهيكل من الألومنيوم.
طائرة بوينج 737، الطائرة التجارية النفاثة الأكثر مبيعاً والتي جعلت السفر الجوي للجماهير حقيقة واقعة، تتكون من 80% من الألومنيوم.
تستخدم الطائرات اليوم الألومنيوم في جسم الطائرة، وألواح الأجنحة، والدفة، وأنابيب العادم، والأبواب والأرضيات، والمقاعد، ومحركات التوربينات، وأجهزة التحكم في قمرة القيادة.
استكشاف الفضاء
يُعدّ الألومنيوم ذا قيمة لا تُقدّر بثمن، ليس فقط في الطائرات، بل في المركبات الفضائية أيضًا، حيث يُعدّ خفة الوزن، إلى جانب المتانة القصوى، أمرًا بالغ الأهمية. في عام ١٩٥٧، أطلق الاتحاد السوفيتي أول قمر صناعي، سبوتنيك ١، المصنوع من سبيكة ألومنيوم.
تتكون جميع المركبات الفضائية الحديثة من سبائك الألومنيوم بنسبة تتراوح بين 50% و90%. وقد استُخدمت سبائك الألومنيوم على نطاق واسع في مركبة أبولو الفضائية، ومحطة سكاي لاب الفضائية، ومكوكات الفضاء، ومحطة الفضاء الدولية.
مركبة أوريون الفضائية - قيد التطوير حاليًا - مصممة لتمكين البشر من استكشاف الكويكبات والمريخ. وقد اختارت شركة لوكهيد مارتن، الشركة المصنعة، سبيكة ألومنيوم-ليثيوم للمكونات الهيكلية الرئيسية لمركبة أوريون.
محطة سكايلاب الفضائية
وقت النشر: ٢٠ يوليو ٢٠٢٣