Aplikasi Penggunaan Bahan Material Pada Pesawat Terbang

Penggunaan bahan material dalam pesawat terbang memiliki kesaman untuk semua jenis pesawat (pesawat terbang kategori normal dan transportasi dan helikopter). Regulasi bahan material pesawat mengacu pada Peraturan Federal Aviation (FAR) bagian FAR 25 dalam persyaratan flammability.

Aircraft structure

Fuselage

Fuselage adalah struktur utama atau badan pesawat dari sebuah pesawat. Fuselage memberikan tempat bagi personil, kargo, kontrol, dan sebagian besar aksesoris. Power plant, wing, stabilisator, dan landing gear yang melekat padanya.

Ada dua jenis umum konstruksi fuselage yaitu rangka baja yang dilas dan monocoque desain. Rangka baja dilas digunakan dalam pesawat yang lebih kecil, dan masih digunakan di beberapa helikopter.

Desain monocoque bergantung pada kekuatan skin, atau cover, untuk membawa berbagai beban. Desain monocoque dapat dibagi menjadi tiga jenis-monocoque, semi-monocoque, dan shell diperkuat.

• Konstruksi monocoque menggunakan pembentuk, frame assembly, dan bulkheads untuk membentuk fuselage. Karena skin terdapat tekanan primer dan tidak ada bracing, maka skin harus cukup kuat untuk menjaga badan pesawat kaku. Masalah terbesar dalam konstruksi monocoque adalah menjaga agar cukup kuat dalam menjaga batas kemampuan berat.
• Desain semi-monocoque mengatasi masalah kekuatan dan berat konstruksi monocoque. Lihat gambar 38. Di samping memiliki pembentuk, frame assembly, dan bulkheads, konstruksi semi-monocoque memiliki kulit yang diperkuat bagian longitudinal.
• Shell bertulang yang memiliki skin diperkuat oleh kerangka struktural. Jenis ini merupakan gabungan dari monocoque, semi monocoque.

Fuselage semi monocoque dibuat dari aluminium paduan, meskipun baja dan titanium digunakan pada daerah bersuhu tinggi. Beban lentur primer diambil oleh longerons, yang biasanya memperpanjang ke beberapa titik dukungan. Longerons dilengkapi bagian yang membujur yang dikenal sebagai stringer. Stringer lebih banyak dan ringan dibandingkan dengan longerons.

Konstruksi fuselage semimonocoque

Bagian struktural vertikal yang disebut sebagai bulkheads, frame, dan former. Bagian vertikal berada pada interval daerah konsentrasi beban. Bagian vertikal juga ditemukan pada titik-titik di mana alat kelengkapan yang digunakan untuk berhubungan dengan unit lain, seperti sebagai sayap dan stabilisator.

Stringer yang lebih kecil dan lebih ringan dari longerons dan berfungsi sebagai menguatkannya. Stringer memiliki sifat kekakuan dan digunakan untuk memberikan bentuk dan untuk berhubungan dengan skin. Longerons berat dan kuat terus ke bulkhead dan former. Bulkhead dan former terus ke stringer. Semua ini bergabung bersama untuk membentuk kerangka pesawat. Stringer dan longerons mencegah tension dan compression dari bending pada fuselage.

Skin melekat pada longerons, bulkheads, dan bagian struktural lainnya. Ketebalan skin pesawat bervariasi sesuai dengan beban yang dilakukan dan tekanan yang dipertahankan pada lokasi tertentu.

Kursi aircraft

Kursi pesawat menggunakan berbagai macam bahan non logam dalam konstruksi komponennya. Komponen-komponen ini dapat dikelompokkan menjadi lima bidang dasar : bantal busa, upholsteries, fire blockers, plastic molding, dan struktur. Semua bagian kursi tidak terbuat dari logam karena harus memenuhi FAR 25,853 (b). Bantal, yang meliputi busa, jok, dan fire blockers (jika digunakan), juga harus memenuhi FAR 25,853 (c).

 Typical seat installation

• Bantal busa

Pemilihan busa kursi didasarkan pada persyaratan wear, kenyamanan, flotasi, flammability, dan lain-lain. Untuk memenuhi persyaratan ini, maka dipakai banyak busa yang berbeda dari berbagai kepadatan. Busa di bantal dibentuk dengan bentuk atau dipotong dan direkatkan. Bagian busa urethane yang paling sering digunakan memiliki kepadatan terendah 1.98/ft3.

Jika bantal digunakan sebagai perangkat flotasi situasi darurat, busa harus tertutup, jenis busa yng sering digunakan adalah busa polietilen. Neoprene, silikon, dan modifikasi busa urethane dapat digunakan untuk bantal dalam memenuhi FAR 25,853 (c) tanpa tekstil fire-blocking. Busa itu juga dapat digunakan sebagai fire blocker untuk busa konvensional. Kepadatan busa ini memiliki kisaran 3 sampai 4 Ib/ft3.

• Upholsteries

Jenis kain penutup termasuk wool, campuran wool/nilon, kulit, api-retarded (FR) polyester, FR nilon, dan vinil. jenis zirkonium adalah campuran wool dengan FR yang sejauh ini paling umum digunakan untuk upholstery dan telah terbukti memenuhi persyartan FAR 25,853 (b) dan FAR 25,853 (c). Kain nondecorative juga digunakan dalam bahan kursi, FR katun muslin digunakan sebagai slip cover untuk memungkinkan instalasi lebih mudah dari penutup.

• Kain fire-blocking

Penggunaan kain fire-blocking disyaratkan oleh FAR 121, Amandemen 184, yang mengharuskan bahwa bantal kursi sesuai dengan FAR 25,853 (c). Untuk memenuhi peraturan ini, tekstil terbuat dari serat sintetis, seperti polybenzimidazole (PBI), poliamida aromatik, dan kaca, yang ditenun atau dikempa dan digunakan untuk membungkus busa. Berat dari kain fire-blocking dibutuhkan dan tergantung pada tumpukan busa dan tipe busa, kepadatan busa yang rendah biasanya membutuhkan lapisan api-blocking yang lebih berat.

• Plastic molding

Kursi pesawat menggunakan berbagai macam cetakan plastik untuk properti seperti closeouts dekoratif, strip trim, nampan makanan, dan sandaran tangan. Polycarbonate, akrilonitril-butadiena-stirena (ABS), dan vinyls dekoratif biasanya yang paling digunakan.

• Struktur

Kebanyakan struktur kursi terbuat dari aluminium, namun beberapa produsen telah mengebangkan struktur komposit karbon untuk mengurangi berat pesawat.

Bahan isolator

Seluruh bagian pesawat yang bertekanan harus benar-benar dilapisi dengan isolasi termal/akustik, yang terbuat dari bahan non logam. Persyaratan akustik untuk isolasi mengacu pada equirements termal.

Isolasi konstruksi blanket yang digunakan terdiri dari batting dikelilingi oleh penutup pelindung, namun dalam beberapa aplikasi, bahan isolasi terdiri dari busa atau kain kempa, penutup tidak digunakan. Penggunaan bahan material pada pesawat terbang untuk bagian isolasi batting dan penutup merupakan persyaratan dari  FAR 25,853 (b).

• Batting

Sebagian besar  isolasi termal/akustik yang digunakan adalah batting serat kaca dengan kepadatan 0,42-0,6 Ib/ft3 dan digunakan untuk menahan air. Diameter serat kaca sangat kecil, sekitar 0,0006 inci. Batting banyak digunakan untuk aplikasi isolasi (misalnya, digunakan untuk ducting udara), busa (misalnya, urethane dan Polimida) dan kain kempa (misalnya, poliamida aromatik).

Di daerah suhu yang lebih tinggi maka digunakan batting serat kaca dengan pengikat silikon (untuk suhu sampai 700°F) dan batting keramik (untuk suhu sampai 2.000°F). Penggunnan aplikasi batting termasuk pada tiang mesin, nacelles, power unit, dan mesin ducting udara.

• Isolasi penutup

Alasan utama untuk menutupi batting isolasi adalah untuk menahannya berada di tempat dan untuk mencegah kontaminan terhadap debu dan cairan, air. Penggunaan film plastik yang sangat tipis (0,5-2 mils) terbuat dari polyester atau polivinil fluorida diperkuat dengan benang nilon dikarenakan secara ekstensif  berat yang ringan dan ketahanan terhadap sobek yang baik.

Di bagian yang rentan/rawan, ringan, maka digunakan kain berlapis untuk menahan abrasi seperti nilon vinil berlapis dan fiberglass vinil berlapis. Bagia pada suhu yang lebih tinggi memerlukan penggunaan silikon-dilapisi fiberglass, fiberglass metalisasi, atau penutup keramik.

• Pemasangan isolasi

Isolasi dipasang menggunakan berbagai alat, termasuk hook dan loop tape (Velcro), pengencang nilon, snaps, dan tape splicing.

Struktur panel interior

Meskipun menggunakan panel dilaminasi beberapa monolitik, sebagian besar panel yang digunakan dalam interior pesawat adalah struktur sandwich. Jenis konstruksi ini lebih disukai karena kekuatan tinggi dan kekakuan rasio.

Panel ini dibuat dari sheet, perekat, core, dan penutup dekoratif, dengan variasi kecil yang tergantung pada persyaratan untuk aplikasinya. Panel khas ditunjukkan pada gambar 41. Panel ini digunakan untuk langit-langit, galley, wc, dinding samping, rak bagasi, lantai, partisi, dan lemari. Semua panel yang digunakan untuk aplikasi ini harus memenuhi FAR 25,853 (a) dan (a-1).

• Tampilan sheets

Semua panel terdiri dari sistem resin dan penguat serat.

• Fiber yang diperkuat

Serat penguat dapat secara searah atau tenunan. Penggunaan fiberglass, poliamida aromatik, dan grafit/karbon karena berkekuatan tinggi untuk weight rasio dan ketahanan api yang baik. Fiberglass adalah yang paling umum karena biayanya yang rendah. Poliamida aromatik dan serat karbon jauh lebih tinggi di biaya, tetapi kekuatan yang sangat tinggi untuk weight rasio maka dipakai dalam berbagai aplikasi.

• Sistem resin

Sistem resin epoxy banyak digunakan pada pertengahan tahun 1960. Kemudian, dimulai pada tahun 1970, sistem resin phenolic menggantikan epoxies karena keunggulannya yang tahan api dan emisi asap rendah, meskipun begitu phenolic umumnya lebih rendah dalam kekuatan. Sekarang ini, sistem resin yang paling umum adalah phenolic. Epoxy masih digunakan dalam aplikasi tertentu di mana pertimbangan kekuatan sangat penting dan di mana sistem phenolic tidak tersedia.

• Core

Core dalam panel sandwich yang paling umum adalah struktur sarang lebah agar mendapat sifat fisik terbaik pada bobot minimum. Aluminium honeycomb telah biasa digunakan dalam interior kabin, namun yang paling umum dari jenis sarang lebah adalah berbasis lembaran aramid dilapisi dengan resin phenolic untuk menstabilkannya.

Sarang lebah aramid dengan kepadatan dari  1,5 pound per kaki kubik untuk panel langit-langit ringan sampai 9 pound per kaki kubik untuk panel lantai, ukuran sel berkisar dari 1/8 inci sampai 3/4 inci. Aramid sarang lebah menyediakan ketahanan api yang baik dan sesuai persyaratan FAR 25,853 (a). Jenis bahan core yang digunakan adalah polyurethane, polyvinyl chloride, polyimida busa (untuk memperkuat tepi dan titik fastener), dan kayu balsa (untuk panel lantai kabin penumpang dan cargo hold).

• Perekat pada tampilan sheets dan core

Epoxy dan perekat modifikasi phenolic film digunakan untuk menyatukan sheet dengan bagian core. Beberapa sheet menggunakan  modifikasi resin untuk merekatkan  langsung ke core dan tidak memerlukan perekat film.

• Decorasi penutup pada panel

Semua panel interior memiliki penutup dekoratif pada permukaan yang terlihat oleh penumpang. Plastik dekoratif, cat, wainscoting, dan tapestries digunaka unuk membuat lebih estetik dan fungsional. Lihat gambar 5-8 untuk deskripsi penutup dekoratif yang digunakan dalam kabin utama pesawat terbang.

• Plastik laminasi

Kebanyakan permukaan yang bersentuhan langsung dengan penumpang dan kru atau permukaan yang memerlukan penutup ringan memiliki laminasi plastik dekoratif. Galley dan WC, langit-langit, rak bagasi, interior toilet, dan liner pintu adalah contoh aplikasi plastik laminasi dekoratif. Di bagian dekoratif atas, digunakan vinyls karena ketahanan abrasinya yang baik. Permukaan yang sering digunakan menggunakan polivinil fluorida (PVF) atau PVF/kombinasi vinil. Bahan-bahan ini memiliki cleanability dan colorfastness yang baik. Banyak dekoratif laminasi tedlar yang mempunyai tingkat panas yang sangat rendah, ideal untuk berbagai permukaan interior yang diperlukan dalam persyaratan FAR 25,853 (a-1).

 Typical main cabin

• Kain decorasi

Permukaan yang terlihat pada galley, wc, lemari, dan partisi biasanya ditutupi dengan kain dekoratif. Hand-tufted, tapestries  wool  merupakan bahan yng sering digunakan pada permukaan panel atas. Karpet yang ringan atau konstruksi grospoint pada permukaan panel bawah. Berbagai bahan dan metode digunakan untuk membuat tapestries.

Permukaan kain yang rendah, wainscoting, biasanya dibuat dari wol atau nilon dengan backing yang sangat ringan atau tidak ada backing. Tapestries  dan winscoting yang terbuat dari sintetis dan wool/kombinasi sintetis digunakan untuk memenuhi persyaratan sirkulasi/penelepasan panas.

• Cat

Polyuretan interior dan cat air digunakan terutama pada permukaan memerlukan sedikit kekerasan, seperti yang di belakang pilot. Cat juga digunakan pada bagian kecil di seluruh pesawat terbang.

Penutup lantai

Jenis penutup lantai yang digunakan tergantung pada lokasi di pesawat. Semua penutup lantai harus memenuhi persyaratan FAR 25,853 (b). Karpet digunaka pada sebagian besar lantai kabin, termasuk lorong dan di bawah kursi. Kebanyakan pesawat menggunankan wool atau nilon dilapisi dengan polyester, polypropylene, katun, atau fiberglass dengan backing benang dan lapisan tahan api pada sisi belakang.

Benang wool telah di treatment untuk menahan api. Karpet nilon harus memiliki lapisan tahan api untuk ketahanan terhdap api. Karpet bagin bawah digunakan pesawat untuk menekan kebisingan. Daerah dimana terjadi tumpahan cairan, seperti galley dan wc, mak gunakan penutup lantai plastik yang biasanya terbuat dari bahan vinyl dengan backing yang kuat kuat dan permukaan antislip.

Tirai

Tirai digunakan untuk menutup bagian dari pesawat seperti galley dan untuk memisahkan kelas pelayanan penumpang. Kain gorden biasanya terbuat dari wool atau kain polyester yang tahan terhadap api.

Ducting udara nonlogam

Ducting AC harus diarahkan di sekitar banyak bagian yang berbeda. Hal ini mengakibatkan beberapa bentuk yang sangat kompleks. Ducting non logam digunakan untuk membuat bagian-bagian yang rumit karena jauh lebih murah untuk pembutan dari aluminium ducting. Ada tiga jenis dasar konstruksi saluran non logam: resin diperkuat serat, termoplastik, dan busa kaku. Semua ducting AC harus memenuhi FAR 25,853 (b).

• Fiber yang diperkuat

Fiber diperkuat dengan resin yang terdiri dari serat fiberglass dengan polyester, epoxy, atau sistem phenolic resin. Beberapa poliamida aromatic/epoxy juga digunakan. Saluran yang terbuat dari bahan ini biasanya dilapisi pada bagian luar dengan polyester atau epoxy resin untuk menutup kebocoran. Fiberglass dilapisi dengan karet silikon untuk sepatu saluran yang dikarenakan fleksibilitas, kekuatan, permeabilitas udara rendah, dan ketahanan api yang baik.

• Thermoplastik

Termoplastik ducting biasanya terbuat dari vakum- polikarbonat atau polyetherimide. Saluran termoplastik tidak sekuat resin yang diperkuat serat, namun saluran termoplastik jauh lebih mahal dalam hal fabrikasi.

• Busa

Saluran busa polyimida atau polyisocyanurate digunakan untuk saluran yang lebih besar dengan bentuk yang kompleks dan memiliki keuntungan tidak membutuhkan insulasi tambahan. Saluran busa adalah yang popler dikarenaka beratnya yan sangat ringan.

Linings (Nonpanel)

Linings digunakan ketika kekuatan dan fleksibilitas diperlukan untuk memberikan bentuk berkontur, di samping itu, lapisan memberikan permukaan yang estetis dan melindungi belakang liner. Liner digunakan pada bidang-bidang seperti pintu keluar, dek penerbangan, dinding samping kabin, kusen pintu, dan cargo hold, liners dibuat dari resin yang diperkuat atau termoplastik.

Dekorasi liners sidewall terbuat dari aluminium yang dibentuk dan digunakan dalam beberapa pesawat. Tergantung pada aplikasinya, liners harus memenuhi persyaratan FAR 25,853 (a), (a-1), atau (b) atau FAR 25,855 (a) atau (a-1) atau kombinasi keduanya.

• Resin yang diperkuat

Linings digunakan pada penumpang dan keranjang makanan, biasanya dibuat dari lapisan resin fabricreinforced. Fleksibilitas lining, dampak resistensi, kekuatan tinggi, dan berat yang rendah membuat lining ideal untuk sidewall bawah panel. Liners kargo memerlukan persyratan FAR 25,855 (a) dan (a-1) yang dibuat menggunakan fiberglass diperkuat resin karena melalui pembakran dan dampak resistensi.

• Thermoplastik

Linings yang tidak digunakan pada bagian utama tidak memerlukan kekuatan yang tinggi yang dibuat dari termoplastik karena metode fabrikasi lebih murah. Sidewall deck penerbangan, liners atas pintu, stasiun kedatangan, dan closeouts adalah aplikasi untuk vakum dan tekanan yang berbahan termoplastik seperti ABS, polikarbonat, dan polyetherimide. Dalam banyak aplikasinya, termoplastik adalah  integrasi pigmen dan tekstur dan tidak memerlukan penutup dekoratif.

Komponent elektrikal

• Isolasi kawat dan kabel

Kawat dan isolasi kabel terdiri dari sejumlah bahan non logam di dalam pesawat terbang. Untuk aplikasi kawat dan kabel umum dalam shell tekanan, sebagian besar isolasi yang digunakan adalah Polimida (Kapton). Jangan lakukan radiasi, silang, polyethylenetetrafluoroethylene.

Di beberapa daerah, mengepang aromatic poliamida digunakan untuk menutupi kabel power feeder untuk kelecetan. Untuk suhu yang lebih tinggi dan daerah bahan bakar polytetrafluorothylene (PTFE) digunakan secara eksklusif. Dimana suhu yang sangat tinggi atau rawan terbakar maka dibutuhkan resistansi terhadap panas, biasanya menggunakan PTFE. Jaman dulus telah digunakan sebagai pengisinya, tetapi sekarang telah digantikan oleh fiber proprietary. Untuk menahan suhu tinggi di daerah panas, maka menggunakan kawat tembaga berlapis nikel. Penggunaan bahan material pada pesawat terbang untuk semua insolasi kawat harus memenuhi FAR 25,1359 (d), dan kawat kabel yang terletak di daerah panas juga harus memenuhi FAR 25,1359 (b).

• Conduit dan tubing

Berbagai jenis saluran dan tubing digunakan untuk kabel listrik dan komponen. Polivinil fluorida dan poliolefin panas akan menyusutkan tubing, kepangan silikon fiberglass, dan diekstrusi dan dibelit tubing nilon adalah standar industri.

• Connectors

Sebagian besar konektor di dalam pesawat terbang terbuat dari bakelite aluminium dengan silikon atau mengeras sisipan bahan dielektrik dan tidak membutuhkan persyaratan panas spesifik FAR. Konektor yang terletak di firewall, bagaimanapun, harus tahan api dan terbuat dari karbon rendah atau stainless steel untuk memenuhi persyaratan tahan panas.

Firewall

Firewall diperlukan sepanjang zona panas yang ditunjuk (misalnya, mesin kompresor, bagian aksesori) untuk mengisolasi api (lihat gambar 43). Titanium dan baja minimal ketebalan 0,015 inci digunakan sebagai firewall. Baja adalah bahan yang disukai karena tidak merambatkan panas dan titanium tidak. Untuk memberikan tahan panas di daerah tertentu, maka resin-diresapi silika glass atau dilapisi niobium.

Jendela

Semua jendela pesawat saat ini yang dibuat dari bentangan cor polimetilmetakrilat. Bentangan akrilik memiliki kejelasan optik, kekuatan, berat yang rendah, dan tahan terhadap pelarut. Semua jendela harus memenuhi FAR 25,853 (b-2).

Komponen kecil

Kecuali untuk kabel listrik dan isolasi kabel dan bagian-bagian kecil (seperti kenop, handle, roller, fastener, clip, grommet, rub strip, pulley, dan bagian kecil listrik ) tidak menemukan kontribusi yang signifikan untuk penyebaran api , bagian /bahan yang tidak diidentifikasi dalam FAR 25,853 (a), (b), (b-1), atau (b-2) tidak akan memiliki tingkat bakar lebih besar dari 4 inci per menit ketika diuji horizontal sesuai dengan FAR 25,853 (b-3)​​.