Het vliegtuig van de toekomst is grotendeels zwart, gemaakt van koolstof en kunsthars. Dat zegt composietenprofessor Adriaan Beukers van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek.
Delen
Beukers’ afdeling Design and production of composite structures werkt aan de ontwikkeling van het ‘zwarte vliegtuig’. Dit vliegtuig, grotendeels gemaakt van koolstof en kunsthars, vervangt volgens Beukers in de toekomst het huidige aluminium vliegtuig. Koolstofhuiden zijn licht, sterk en behoeven weinig onderhoud, mits goed ontworpen.
Hoewel Boeing sinds kort op grote schaal koolstofcomposieten gebruikt in de nieuwe 787, is een groot deel van de industriële gemeenschap niet om te krijgen, zegt Beukers. “Vrijwel alle constructeurs en ontwerpers zijn nu ‘metaalmensen’. Boeing, Airbus en andere vliegtuigbouwers zijn eigenlijk metaalverwerkende bedrijven. Als je nieuwe materialen en technologieën gebruikt, moet je dat in nieuwe fabrieken doen en nieuwe mensen aannemen om een botsing van culturen te voorkomen.”
Beukers realiseert zich dat dit niet makkelijk gaat, maar ziet genoeg voordelen in de koolstofcomposieten om de stap naar het zwarte materiaal te maken. “Het corrodeert niet en er treedt geen vermoeidheid op, zoals wel het geval is bij aluminium”, zegt de composietenprofessor. De onderhoudskosten zijn daarom lager, mits de juiste materialen en processen zijn geselecteerd.
Bovendien is een schaalconstructie van koolstofcomposiet sterker en lichter, dus er is minder brandstof nodig om het in de lucht te houden. “Maar alleen voor een lager gewicht kiezen zou dom zijn”, meent Beukers. Hij verwijst naar de Boeing 787 die het lichte composiet gebruikte om het comfort voor de passagier te verbeteren. Met het lichte materiaal kun je een dikkere huid maken, zodat het geluid in de cabine vermindert. Bovendien kan de cabinedruk omhoog, wat prettiger en gezonder is voor de passagier. Het vliegtuig is, volgens CNN, het snelst verkopende vliegtuig uit de geschiedenis.
Ondanks deze voordelen sprint niet iedere vliegtuigbouwer naar de dichtstbijzijnde koolstofleverancier. De ‘metaalmensen’ hebben ook kritiek op het materiaal. Zo nemen polymeren, die in het composiet zitten, vocht op. “Je moet dus die polymeren selecteren die nauwelijks vocht opnemen. Ze nemen altijd wat op, maar aluminium corrodeert en daar hoor je ze niet over.”
Een ander punt van kritiek is dat de composieten niet tegen hoge temperatuur kunnen. Ook onterecht, vindt Beukers. “In cabines wordt composiet al veel gebruikt, onder andere vanwege de brandvoorschriften. De vezels maken het materiaal brandwerend. Maar je moet er inderdaad geen onderdelen van maken die heel heet worden.”
Beukers vergelijkt het debat over metaal versus composieten met de strijd die het aluminium vliegtuig in de jaren dertig voerde tegen het houten. “Iedere keer als het ene materiaal het andere wil verdringen, zijn de argumenten die worden gebruikt niet rationeel, maar emotioneel en politiek.” Aluminium ‘won’ destijds terecht vindt Beukers. Er kunnen luchtdichte cabines mee gemaakt worden, waardoor het vliegtuig hoger kan vliegen. “Maar er werden ook toen oneigenlijke argumenten gebruikt. Zo werd aluminium wetenschappelijker gevonden, omdat je er beter aan kunt rekenen dan aan hout.”
Onlangs laaide in wetenschappelijke kringen de ‘strijd’ over vliegtuigmaterialen weer op. Het nieuwe dikke laminaat CentrAl, opgebouwd uit laagjes aluminium en kunststof met glasvezel, werd naar Beukers smaak veel te rooskleurig gepresenteerd. In Delta 31 uitte hij daarover zijn kritiek. “Je kunt in een vliegtuig niet zomaar het ene materiaal door het andere vervangen en zeggen dat het zoveel lichter wordt”, zegt Beukers. “Een eerlijke vergelijking tussen materialen krijg je alleen door naar het hele systeem te kijken, naar de hele constructie.” En bij een nieuw materiaal hoort een ander soort constructie, meent hij.
Meer wil Beukers op dit moment niet kwijt over CentrAl. Hij wil liever met prof.dr.ir. Rinze Benedictus, die het vezel-metaal-laminaat in de media presenteerde, in levende lijve in debat.
Beukers werpt zich niet op als pleitbezorger van een honderd procent ‘zwart’ vliegtuig. “Je moet per onderdeel kijken welk materiaal het beste is. Voor de huid van het vliegtuig is koolstof fantastisch, maar voor het onderstel is lichtmetaal beter.” Maar Beukers benadrukt het belang van een passende constructievorm en productietechniek. En dat is nog niet de vorm die Boeing koos voor haar 787. “Dat is een koolstofkopie van een metalen vliegtuig, compleet met klinknagels.”
Een aluminium DC-2 van KLM naast een Fokker F-36 van hout en linnen. (Bron: Boek ‘Lightness’ van Adriaan Beukers en Ed van Hinte, 010 uitgevers.)
Beukers’ afdeling Design and production of composite structures werkt aan de ontwikkeling van het ‘zwarte vliegtuig’. Dit vliegtuig, grotendeels gemaakt van koolstof en kunsthars, vervangt volgens Beukers in de toekomst het huidige aluminium vliegtuig. Koolstofhuiden zijn licht, sterk en behoeven weinig onderhoud, mits goed ontworpen.
Hoewel Boeing sinds kort op grote schaal koolstofcomposieten gebruikt in de nieuwe 787, is een groot deel van de industriële gemeenschap niet om te krijgen, zegt Beukers. “Vrijwel alle constructeurs en ontwerpers zijn nu ‘metaalmensen’. Boeing, Airbus en andere vliegtuigbouwers zijn eigenlijk metaalverwerkende bedrijven. Als je nieuwe materialen en technologieën gebruikt, moet je dat in nieuwe fabrieken doen en nieuwe mensen aannemen om een botsing van culturen te voorkomen.”
Beukers realiseert zich dat dit niet makkelijk gaat, maar ziet genoeg voordelen in de koolstofcomposieten om de stap naar het zwarte materiaal te maken. “Het corrodeert niet en er treedt geen vermoeidheid op, zoals wel het geval is bij aluminium”, zegt de composietenprofessor. De onderhoudskosten zijn daarom lager, mits de juiste materialen en processen zijn geselecteerd.
Bovendien is een schaalconstructie van koolstofcomposiet sterker en lichter, dus er is minder brandstof nodig om het in de lucht te houden. “Maar alleen voor een lager gewicht kiezen zou dom zijn”, meent Beukers. Hij verwijst naar de Boeing 787 die het lichte composiet gebruikte om het comfort voor de passagier te verbeteren. Met het lichte materiaal kun je een dikkere huid maken, zodat het geluid in de cabine vermindert. Bovendien kan de cabinedruk omhoog, wat prettiger en gezonder is voor de passagier. Het vliegtuig is, volgens CNN, het snelst verkopende vliegtuig uit de geschiedenis.
Ondanks deze voordelen sprint niet iedere vliegtuigbouwer naar de dichtstbijzijnde koolstofleverancier. De ‘metaalmensen’ hebben ook kritiek op het materiaal. Zo nemen polymeren, die in het composiet zitten, vocht op. “Je moet dus die polymeren selecteren die nauwelijks vocht opnemen. Ze nemen altijd wat op, maar aluminium corrodeert en daar hoor je ze niet over.”
Een ander punt van kritiek is dat de composieten niet tegen hoge temperatuur kunnen. Ook onterecht, vindt Beukers. “In cabines wordt composiet al veel gebruikt, onder andere vanwege de brandvoorschriften. De vezels maken het materiaal brandwerend. Maar je moet er inderdaad geen onderdelen van maken die heel heet worden.”
Beukers vergelijkt het debat over metaal versus composieten met de strijd die het aluminium vliegtuig in de jaren dertig voerde tegen het houten. “Iedere keer als het ene materiaal het andere wil verdringen, zijn de argumenten die worden gebruikt niet rationeel, maar emotioneel en politiek.” Aluminium ‘won’ destijds terecht vindt Beukers. Er kunnen luchtdichte cabines mee gemaakt worden, waardoor het vliegtuig hoger kan vliegen. “Maar er werden ook toen oneigenlijke argumenten gebruikt. Zo werd aluminium wetenschappelijker gevonden, omdat je er beter aan kunt rekenen dan aan hout.”
Onlangs laaide in wetenschappelijke kringen de ‘strijd’ over vliegtuigmaterialen weer op. Het nieuwe dikke laminaat CentrAl, opgebouwd uit laagjes aluminium en kunststof met glasvezel, werd naar Beukers smaak veel te rooskleurig gepresenteerd. In Delta 31 uitte hij daarover zijn kritiek. “Je kunt in een vliegtuig niet zomaar het ene materiaal door het andere vervangen en zeggen dat het zoveel lichter wordt”, zegt Beukers. “Een eerlijke vergelijking tussen materialen krijg je alleen door naar het hele systeem te kijken, naar de hele constructie.” En bij een nieuw materiaal hoort een ander soort constructie, meent hij.
Meer wil Beukers op dit moment niet kwijt over CentrAl. Hij wil liever met prof.dr.ir. Rinze Benedictus, die het vezel-metaal-laminaat in de media presenteerde, in levende lijve in debat.
Beukers werpt zich niet op als pleitbezorger van een honderd procent ‘zwart’ vliegtuig. “Je moet per onderdeel kijken welk materiaal het beste is. Voor de huid van het vliegtuig is koolstof fantastisch, maar voor het onderstel is lichtmetaal beter.” Maar Beukers benadrukt het belang van een passende constructievorm en productietechniek. En dat is nog niet de vorm die Boeing koos voor haar 787. “Dat is een koolstofkopie van een metalen vliegtuig, compleet met klinknagels.”
Een aluminium DC-2 van KLM naast een Fokker F-36 van hout en linnen. (Bron: Boek ‘Lightness’ van Adriaan Beukers en Ed van Hinte, 010 uitgevers.)
Comments are closed.