Herkese yeni bir yazıdan merhaba! Bu yazımda Havacılıkta Kullanılan Mantarlar hakkında konuşacağız.
Mantar Kompozit Nedir?
Mantar Kompozitler iki veya daha fazla malzemenin bir araya getirilmesiyle elde edilen ve hedeflenen bazı malzeme özelliklerinin ön plana çıkarıldığı karma malzemelerdir. Kompozitlerin öne çıkan en temel avantajı, yüksek özgül dayanım yani dayanım/yoğunluk oranıdır. Buna ek olarak, korozyon direnci, ısıl yalıtım, yorulma ömrü ve aşınma direnci gibi malzeme özellikleri de uygulama alanına özgü olarak iyileştirilebilen parametreler arasındadır. Günümüzde her sektörde sıklıkla kullanılan kompozit malzemeler, özellikle havacılık ve uzay uygulamalarına hızla adapte edilmektedir. Kompozitlerin bu sektördeki geçmişi 1930’lu yıllara uzanmaktadır. Fenolik reçine içine ahşap kirişler yerleştirilerek 140°C’de kalıplanan kompozit plakalar, hafif ve yüksek mukavemetli uçak yapısal parçaları olarak kullanılmıştır. Duramold olarak bilinen bu yöntem, alüminyumdan yaklaşık olarak %80 daha dayanımlı kompozitlerin üretilmesini sağlamıştır.
Özellikle alüminyum ve çelik gibi hammaddelerin temininde büyük sıkıntıların yaşandığı İkinci Dünya Savaşı yıllarında bu kompozitler, savaş içindeki ülkelerin hava güçleri için etkin bir kaynak olmuştur. Ahşap gibi doğal ürünlerin ardından cam elyaf takviyeli polimerlerin uçak yapısallarında ilk kullanımı, 1940’lı yıllarda gündeme gelmiştir. O yıllarda henüz keşfedilme aşamasında olan cam elyaf takviyeli kompozitler, 1960’larda hızla yaygınlaşmıştır. Cam elyafla beraber karbon elyafın polyester ve epoksi reçinelere takviye edilmesiyle, günümüz havacılık ve uzay sektöründe sıklıkla kullanılan ileri kompozit malzemelerin temelleri atılmıştır.
Dayanımın ön planda olduğu yapısal uygulamalarda elyaf takviyeli kompozitlerden yararlanılmakla birlikte kompozitlerden beklenen ikincil özelliklerden bazıları ısı ve titreşim yalıtımıdır.
Hava, iyi bir yalıtım malzemesi olarak bilinmektedir. Dolayısıyla yalıtım malzemelerine havayı dâhil etmek, sistemin verimini arttırırken ağırlık açısından da avantajlar sunmaktadır. Bu amaçla, köpük ve sünger gibi gözenekli yapıların yalıtım açısından düşünülmesi, içlerinde havanın hapsedilmesi sayesinde verimli yalıtıcı sistemlerin tasarlanmasını sağlamaktadır. Isı ve titreşim yalıtımında birçok farklı sentetik malzeme, gözenekli yapıda üretilerek piyasada kullanılmaktadır. Ancak sentetik ürünlerin çevre ve insan sağlığına tehdit oluşturduğu da bir gerçektir. Son yıllarda gelişen çevre bilinci sayesinde önemi fark edilen mantar, sentetik yalıtım malzemelerine alternatif bir doğal malzemedir.
Üretim
Mantar meşesi (Quercus Suber L.), Portekiz ve İspanya başta olmak üzere Akdeniz ülkelerinde yetişen mantar ürünlerin hammaddesidir. Her dokuz yılda bir bu ağaçların gövde kabukları soyularak ürün olarak gördüğümüz mantarların üretim serüveni başlamaktadır. Bin yılı aşkın ömre sahip mantar meşeleri, kabuk soyma hasadından herhangi bir zarar görmemektedir.
Mantar, 150-200 kg/m3 yoğunluğa sahip inanılmaz derecede hafif bir malzemedir. Kapalı hücreli mikroyapısı sayesinde sıvı ve gaz geçirmez niteliktedir. Viskoelastik özelliğe sahip mantar, oldukça esnek davranışa sahiptir. Yüksek aşınma dayanımı ile birlikte mükemmel ısı, ses ve titreşim yalıtımı göstermektedir. Ayrıca alev geciktirici özelliğe sahiptir. Tüm bu avantajlarının yanı sıra, geri dönüştürülebilir olması çevre dostu bir ürün olarak birçok uygulamada tercih sebebidir. Havacılık ve uzay yapılarında, üstün ısı ve titreşim yalıtımı nedeniyle mantar uygulamaları mevcuttur. Titreşim sönümleme sebebiyle, braket gibi birçok metal bağlantı parçalarının oturma yüzeyleri mantar şiltelerle kaplanmaktadır. Mantar esaslı ürünler, sızdırmazlık özelliği sayesinde helikopter gibi hava araçlarının yakıt tanklarında sızdırmazlık elemanı olarak da kullanılmaktadır.
Havacılıkta Kullanım
Son yıllara kadar yalıtım gibi ikincil sebeplerle havacılıkta yer alan mantar kompozitler, hafif uçak üreticisi Dyn’Aéro firmasının 2009’da başlattığı bir proje ile yapısal parça olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu projede, mantar kompozitlerden üretilen hücum kenarı ve kanat kaburga yapısal parçaları başarı ile hafif uçak platformlarına entegre edilmiştir. Uzay araçlarında ısı yalıtımı, mantar kompozitler için en önemli uygulama alanıdır. Isıl Koruma Sistemleri (Thermal Protection Systems), uzay araçları için kritik öneme sahiptir. Kapsül içi ortamın, atmosferden çıkış ve atmosfere giriş fazlarında hava direnci kaynaklı ısıdan korunması, Isıl Koruma Sistemleri sayesinde gerçekleşmektedir. Bunun yanı sıra, yörünge uçuşlarında kapsül içi ısının uzay ortamına kaçışını engellemek için de bu yalıtım sistemleri kullanılmaktadır.
2016 yılında Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Rus Uzay Ajansı (RosCosmos) ortaklığı ile başlatılan Mars keşif görevi ExoMars programında, Schiaparelli kapsülü kullanılmıştır. Bu kapsülün Isıl Koruma Sistemleri, mantar granüller ve fenolik reçine karışımından oluşan kompozit şiltelerden üretilmiştir. Mantar kompozitler, bu görevdeki başarısı ile Isıl Koruma Sistemleri için uygun malzeme olduklarını kanıtlamıştır.
Mantar kompozitlerin uzay serüveni, Apollo Programı’na kadar uzanmaktadır. Apollo uzay aracında, aerodinamik ısınmaya karşı motor egzoz kaplaması mantar plakalardan oluşmaktadır. Isı yalıtımı için tasarlanan bu mantar esaslı kaplama, aynı zamanda yanmış gazların sebep olduğu dumana ve ise karşı da etkili bir şekilde kullanılmıştır.
1964 yılında, Isıl Koruma Sistemleri üzerine gerçekleştirilen testler sonucunda, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), mantarın ısıl yalıtım performansını onaylamaktadır. Isıl yalıtım amaçlı mantar kompozitlerin uzay araçlarında kullanıldığı başlıca alanlar; roket burun konisi, gövde çevresi, itki sistemleri egzoz çevresi, dış tank bağlantı halkaları olarak sayılabilmektedir. Mantar kompozitler, Delta, Atlas ve Titan gibi birçok roketlerde başarı ile kullanılmaktadır. Önümüzdeki yıllarda mantarlar, hafiflik, dayanım, ısı ve titreşim yalıtımı sayesinde havacılık ve uzay uygulamalarında geniş yer bulacaktır.
Havacılıkta Kullanılan Mantarlar yazımın sonuna geldik. Diğer yazıma buradan ulaşabilir, Havacılıkta Kullanılan Mantarlar ile ilgili görüşlerinizi bana ulaştırabilirsiniz. Görüşmek üzere.
Kaynak
- tmmob makina mühendisleri odası eskişehir şubesi havacılık köşesi
- S. Gürgen, F. A. O. Fernandes, R. J. A. de Sou- sa, M. C. Kuşhan, “Development of Eco-friendly Shock-absorbing Cork Composites Enhanced by a Non-Newtonian Fluid,” Applied Composite Materials, 28, 165-179, 2021.
- Kaynak
