Home » הבלוג שלנו » האלומיניום בבניית מטוסים

האלומיניום בבניית מטוסים

Posted

האלומיניום כמתכת פורצת דרך בבניית מטוסים



כתב: פיני נאור


את יכולתנו להמריא ולנחות בביטחה ממקום למקום בכלי טיס כבדים מהאוויר, לשאת בם כל משא, מזעיר ועד 250 טון (טופולב 225), אנו חבים בין השאר למתכת הקלה, אשר משקלה הסגולי הוא שליש ממשקל פלדה או נחושת, האלומיניום.


עד ראשית המאה ה- 19 ידע האדם רק את מתכות הזהב, הכסף, הנחושת, הברזל, העופרת והבדיל. בתחילת מאה זו, התגלתה מתכת האלומיניום, או בשמה האחר אלומין, כאחד ממרכיביו של מינירל האלום. הכימאי הרוסי מנדלייב, זוכה פרס נובל, בנה את הטבלה המחזורית, בה מופיעים ומגדרים כל היסודות המרכיבים את קליפת כדור הארץ, עליה וממנה אנו חיים. בין היסודות האלו הגדיר גם את מתכת האלומיניום.


אלומיניום. מתכת רקיעה וכסופה. היסוד השלישי בשכיחותו (כ- 8 אחוז) בקרום כדור הארץ. ידוע בחסינותו לחמצון, בעמידותו ובצפיפותו הנמוכה, המאפשרת ייצור מוצרים קלי משקל.


היוונים והרומאים הקדמונים השתמשו במלחי אלומיניום כחומרי צביעה וחומרים עוצרי דימום בפצעים. עד היום משמש האלום (מלח אלומיניום) כחומר עוצר דימום.


למרות שאלומיניום נחשב ליסוד נפוץ, הוא אינו מופיע בטבע כמתכת, ולא ניתן להפרידו בשיטות מסורתיות. בידוד מתכת האלומיניום הטהורה ממחצביה היתה בראשיתה סבוכה ביותר ויקרה עד מאד. הקילוגרמים הראשונים שהופקו הגיעו למחיר של 250 לירות סטרלינג אנגליות. בשנת 1853 הזמין הקיסר הצרפתי נפוליאון השלישי סכו”ם מאלומיניום לארמונו, ואף העניק שרשרת שעון עשויה אלומיניום לאורחיו המלכותיים מסיאם. חזונו היה לייצר ציוד צבאי ממתכת זו.


אלומיניום נחשב למתכת מסחרית חדשה יחסית, המיוצרת בכמויות מסחריות רק משנת 1900. בעוד שזיקוק אלומיניום דורש כמויות חשמל עצומות, מיחזורו דורש רק 5% מאנרגיה זו ועל כן גדלה חשיבותו בתעשיית ייצורו.


הפקת מתכת האלומיניום הלכה והשתכללה, ובתחילת המאה ה-20 כבר יוצרו מאות טון (כיום הייצור מגיע ל-100 מליון טון לשנה), שעדיין נחשבו יקרים מאד בזמנו.


בראשית המאה ה- 20, וליתר דיוק לפני 111 שנים בדיוק, הגו האחים רייט את רעיון בניית כלי טיס כבד מהאויר, הממריא בכוחות עצמו. ה- FLYER הוא כלי טיס הבנוי עץ בד ומיתרי פסנתר (המצטיינים בחזקם). המנוע הקטן ביותר להנעת המדחפים שמפעלי הרכב אז יכלו לספק היה 12 כ”ס.


אלומיניום בבניית המטוסים

 

האחים רייט היו כמעט על סף יאוש, כח העילוי לא גבר על משקל המטוס. כחלוצים, הם בנו מנהרת רוח ראשונה, והתברר שהמכשול הוא במשקל המנוע. ברגע של הארה, פנו למכונאי רכב מומחה, בהצעה לבנות מנוע קל יותר, תוך שימוש “חלוצי” במתכת האלומיניום הכל כך יקרה !!


וכך היה. ב-17 לדצמבר 1903 המריא ה- FLYER למשך 12 שניות למרחק 37 מטר ובגובה 3 מטר!! ברגע היסטורי זה לתעופה היו נוכחים 4 מבוגרים וילד. העתונאים שהוזמנו לא טרחו לבוא ולבזבז מזמנם על רעיונות של “משוגעים”..


כחלוצים המשיכו האחים רייט לשכלל את המטוס. בשנת 1905 המריא ה- FLYER המשוכלל למרחק 40 ק”מ במהירות של 65 ק”מ לשעה! בשלב זה הסכימה ממשלת ארה”ב להזמין “מטוס קרב” ראשון שיוכל לשאת מקלע או ציוד צילום כבד.


במלחמת העולם הראשונה כבר כיכבו מטוסים חד מושביים ודו מושביים נושאי מקלע. בנויים עץ, בד ומיתרי פסנתר, היו איטיים מאוד וטסו פחות ממאה קמ”ש. מטוסים אלה נחשבו לפגיעים הן לטייס והן למבנה שלהם, שגם כך היה עתיר תחזוקה.


בשנת 1917, זמן קצר לפני סיום המלחמה, הצליחו הגרמנים לחולל מהפך באמצעות ייצור סגסוגת אלומיניום. סגסגות זו נקראה דוראלומיניום DURALUMINUM, אשר ענתה על כל דרישותיו של המהנדס הוגו יונקרס (JUNKERS). היתה זו מתכת קלה, חשילה ובעלת קושי כשל פלדה רכה. פתרון מושלם ופריצת דרך לבנית מטוסים קשיחים. כבר בסוף שנת 1917 נבנה והמריא המטוס J7 הנסיוני, כשקורות הכנף וחיפוי הכנף בנויים מדוראלומיניום. מיד לאחריו נבנה מטוס הקרב J1, הידוע בכינויו “הטנק המעופף”. ארוע מתועד של חיל האוויר הגרמני מספר על 480 קליעים שספג “הטנק המעופף” בכנף ובקורות, והצליח גם לנחות.


מהר מאוד הגיע סוד הסגסוגת של הדוראלומיניום לרוסים ולאמריקאים. ולראייה, כבר בשנת 1922 הופיעו מטוסים קשיחים, אשר מרכיב הדוראלומיניום שבהם הולך וגדל, ובכך הקנה הגנה לטייסים מחד ואורך שנים למטוסים מאידך.


מטוסים קשיחים

 

במלחמת העולם השניה נוכח מחסור בדוראלומיניום, נבנו גם מטוסי קרב והפצצה מעץ, כדוגמת ה”מוסקיטו” על ידי הבריטים ודומים אצל הרוסים. מטוסים אלה הפליאו בביצועיהם, ועודפים מהם רכש חיל האוויר שלנו לתקופה קצרה מאוד בשנות החמישים של המאה הקודמת.


כיום שני שליש עד שלושה רבעים ממשקלם הריק של מטוסי נוסעים ותובלה עשוי דוראלומיניום. מחצית ממשקלם הריק של חלליות ושל הרקטות המשלחות אותם היא סגסוגת הדוראלומיניום !!


אם ננחת לרגע חזרה בהרצליה לצסנות שלנו.. מטוס דוגמת C-172S כמו CWK שלנו. ברור לנו שאם רק 30% ממשקלו הריק 1656 (LB)ׂהיה דור אלומיניום (לעומת 70% בפועל), המטוס על 180 כוחות סוסיו לא היה ממריא..