Lentokoneissa käytettävien materiaalien kokonaisvaltainen kehitysanalyysi
Jylhä, Ilona (2021)
Diplomityö
2021
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021062139055
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021062139055
Tiivistelmä
Diplomityön tavoitteena oli luoda kokonaisvaltainen katsaus matkustajalentokoneissa käytettävien materiaalien kehitykseen suihkumoottoriaikakauden alusta nykypäivään sekä näkymä tulevista kehitysaskeleista. Työssä tutkittiin, millaiset ajurit ovat ohjanneet lentokonemateriaalien kehitystä, miten ajavat voimat ovat muuttuneet vuosien saatossa sekä minkälaisia yhdistelmiä näistä ajureista muodostuu nyt ja tulevaisuudessa.
Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena tekniikan alan tietokannoista löytyviä tieteellisiä ja muita lähteitä hyödyntäen. Tiedonhaun tulokset käsiteltiin erityisen analyysimatriisin avulla. Tuloksia tarkasteltiin materiaaliryhmittäin tunnistaen ne ajavat voimat, jotka kyseisen materiaaliryhmän kehitykseen ovat vaikuttaneet. Samalla saatiin käsitys siitä, missä materiaaliryhmissä kehitystä on tapahtunut eniten ja millä on suurin kehityspotentiaali.
Tärkeimmiksi materiaalikehitystä ajaviksi voimiksi tunnistettiin rakenteen keveys ja kustannustehokkuus. Niiden rinnalle olivat kuitenkin nousemassa kestävän kehityksen näkökulmat, kuten kierrätettävyys. Materiaaliryhmistä esille nousivat erityisesti komposiittimateriaalit.
Analyysin perusteella kartoitettiin myös mahdollisia tulevia kehityssuuntia. Ympäristönäkökulmien arveltiin jatkavan merkittävänä materiaalikehityksen ajurina ja nousevan ajan myötä jopa keveyden ja kustannustehokkuuden edelle. Materiaaliryhmistä tulevaisuuden kehitys painottunee uusiin komposiittimateriaaleihin sekä nano- ja adaptiivisiin materiaaleihin. The objective of this Master’s thesis was to create a comprehensive general view of the material development in commercial passenger aircraft from the beginning of the jet era to this day as well as a vision of the future development.
The study was conducted as literature research. References used in this study were mainly scientific articles which could be found in the databases focusing on engineering and technology. Other sources were also utilized. The results of the information retrieval were analyzed using a specific matrix. The gathered information was studied per material group. With the analysis matrix, it was possible to identify the main drivers of the material development. It was also possible to point out the material groups which had the greatest development potential.
Regarding past material development, the most significant driving forces turned out to be light weight of the structure and cost-effectiveness. However, sustainability aspects such as recyclability seemed to gain more and more importance. From the individual material groups, composite materials proved most prominent.
The analysis also took a look to potential future development. It was deemed that sustainability continues to be a major driving force. In time it might possibly even override lightness and cost-effectiveness. Regarding the material groups, the development of the composite materials will most likely continue. In addition, nanomaterials and adaptive materials were recognized to have a lot of potential.
Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena tekniikan alan tietokannoista löytyviä tieteellisiä ja muita lähteitä hyödyntäen. Tiedonhaun tulokset käsiteltiin erityisen analyysimatriisin avulla. Tuloksia tarkasteltiin materiaaliryhmittäin tunnistaen ne ajavat voimat, jotka kyseisen materiaaliryhmän kehitykseen ovat vaikuttaneet. Samalla saatiin käsitys siitä, missä materiaaliryhmissä kehitystä on tapahtunut eniten ja millä on suurin kehityspotentiaali.
Tärkeimmiksi materiaalikehitystä ajaviksi voimiksi tunnistettiin rakenteen keveys ja kustannustehokkuus. Niiden rinnalle olivat kuitenkin nousemassa kestävän kehityksen näkökulmat, kuten kierrätettävyys. Materiaaliryhmistä esille nousivat erityisesti komposiittimateriaalit.
Analyysin perusteella kartoitettiin myös mahdollisia tulevia kehityssuuntia. Ympäristönäkökulmien arveltiin jatkavan merkittävänä materiaalikehityksen ajurina ja nousevan ajan myötä jopa keveyden ja kustannustehokkuuden edelle. Materiaaliryhmistä tulevaisuuden kehitys painottunee uusiin komposiittimateriaaleihin sekä nano- ja adaptiivisiin materiaaleihin.
The study was conducted as literature research. References used in this study were mainly scientific articles which could be found in the databases focusing on engineering and technology. Other sources were also utilized. The results of the information retrieval were analyzed using a specific matrix. The gathered information was studied per material group. With the analysis matrix, it was possible to identify the main drivers of the material development. It was also possible to point out the material groups which had the greatest development potential.
Regarding past material development, the most significant driving forces turned out to be light weight of the structure and cost-effectiveness. However, sustainability aspects such as recyclability seemed to gain more and more importance. From the individual material groups, composite materials proved most prominent.
The analysis also took a look to potential future development. It was deemed that sustainability continues to be a major driving force. In time it might possibly even override lightness and cost-effectiveness. Regarding the material groups, the development of the composite materials will most likely continue. In addition, nanomaterials and adaptive materials were recognized to have a lot of potential.