Al in de jaren vijftig,glasvezelversterkte composietenZe werden gebruikt in niet-dragende onderdelen van helikopterrompen, zoals stroomlijnkappen en inspectieluiken, hoewel hun toepassing vrij beperkt was.
De baanbrekende ontwikkeling in composietmaterialen voor helikopters vond plaats in de jaren zestig met de succesvolle ontwikkeling van rotorbladen van glasvezelversterkt composiet. Dit toonde de uitstekende voordelen van composieten aan: superieure vermoeiingssterkte, meervoudige krachtoverdracht, langzame scheurvoortplanting en de eenvoud van compressievorming. Deze voordelen werden volledig benut in rotorbladtoepassingen. De inherente zwakheden van vezelversterkte composieten – lage interlaminare schuifsterkte en gevoeligheid voor omgevingsfactoren – hadden geen nadelige invloed op het ontwerp of de toepassing van rotorbladen.
Terwijl metalen rotorbladen doorgaans een levensduur hebben van maximaal 2000 uur, kunnen composietbladen een levensduur van meer dan 6000 uur bereiken, in principe oneindig, en conditiegebaseerd onderhoud mogelijk maken. Dit verbetert niet alleen de veiligheid van helikopters, maar verlaagt ook de totale levenscycluskosten van de bladen aanzienlijk, wat aanzienlijke economische voordelen oplevert. Het eenvoudige en gebruiksvriendelijke compressievorm- en uithardingsproces voor composieten, gecombineerd met de mogelijkheid om sterkte en stijfheid (inclusief dempingseigenschappen) op maat te maken, maakt effectievere aerodynamische profielverbeteringen en -optimalisaties in het rotorbladontwerp mogelijk, evenals optimalisatie van de structurele dynamiek van de rotor. Sinds de jaren 70 heeft onderzoek naar nieuwe aerodynamische profielen een reeks hoogwaardige rotorbladprofielen voor helikopters opgeleverd. Deze nieuwe profielen kenmerken zich door een overgang van symmetrische naar volledig gebogen, asymmetrische ontwerpen, waardoor aanzienlijk hogere maximale liftcoëfficiënten en kritische Mach-getallen, lagere weerstandscoëfficiënten en minimale veranderingen in momentcoëfficiënten worden bereikt. Verbeteringen in de vorm van de rotorbladtips – van rechthoekig naar naar achteren gebogen, taps toelopende tips; parabolisch naar beneden gebogen tips; De geavanceerde, dunne, naar achteren gebogen BERP-tips hebben de aerodynamische lastverdeling, de wervelinterferentie, de trillings- en geluidskarakteristieken aanzienlijk verbeterd, waardoor de rotorefficiëntie is toegenomen.
Bovendien implementeerden ontwerpers multidisciplinaire, geïntegreerde optimalisatie van de aerodynamica en structurele dynamica van rotorbladen, waarbij optimalisatie van composietmaterialen werd gecombineerd met optimalisatie van het rotorontwerp om betere bladprestaties en vermindering van trillingen en geluid te bereiken. Als gevolg hiervan waren tegen het einde van de jaren zeventig vrijwel alle nieuw ontwikkelde helikopters uitgerust met composietbladen, terwijl het ombouwen van oudere modellen met metalen bladen naar composietbladen opmerkelijk effectieve resultaten opleverde.
De belangrijkste overwegingen voor het gebruik van composietmaterialen in helikopterrompconstructies zijn: de complexe, gebogen oppervlakken van de buitenkant van helikopters, in combinatie met de relatief lage structurele belasting, waardoor ze geschikt zijn voor de fabricage van composietmaterialen om de structurele schadetolerantie te verhogen en een veilige en betrouwbare werking te garanderen; de vraag naar gewichtsvermindering in rompconstructies voor zowel transport- als aanvalshelikopters; en de eisen voor crashabsorberende structuren en stealth-ontwerp. Om aan deze behoeften te voldoen, richtte het US Army Aviation Applied Technology Research Institute in 1979 het Advanced Composite Airframe Program (ACAP) op. Vanaf de jaren 80, toen helikopters zoals de Sikorsky S-75, Bell D292, Boeing 360 en de Europese MBB BK-117 met volledig composieten rompconstructies testvluchten uitvoerden, tot de succesvolle integratie van de composieten vleugels en romp van de Bell Helicopter V-280 in 2016, heeft de ontwikkeling van helikopters met volledig composieten rompconstructies aanzienlijke vooruitgang geboekt. Vergeleken met referentievliegtuigen van aluminiumlegering bieden composietrompen aanzienlijke voordelen op het gebied van gewicht, productiekosten, betrouwbaarheid en onderhoudbaarheid, waarmee wordt voldaan aan de doelstellingen van het ACAP-programma zoals beschreven in tabel 1-3. Deskundigen stellen daarom dat de vervanging van aluminium rompen door composietconstructies van vergelijkbaar belang is als de overgang in de jaren 40 van houten rompen naar metalen constructies.
Het gebruik van composietmaterialen in vliegtuigconstructies is uiteraard nauw verbonden met de ontwerpspecificaties (prestatieparameters) van de helikopter. Momenteel vertegenwoordigen composietmaterialen 30% tot 50% van het gewicht van de vliegtuigconstructie in middelzware en zware aanvalshelikopters, terwijl militaire/civiele transporthelikopters hogere percentages gebruiken, tot wel 70% à 80%. Composietmaterialen worden voornamelijk gebruikt in rompcomponenten zoals de staartboom, het verticale stabilisatievlak en het horizontale stabilisatievlak. Dit dient twee doelen: gewichtsvermindering en het gemak waarmee complexe oppervlakken, zoals verticale stabilisatievlakken met luchtkanalen, kunnen worden gevormd. Ook in crashabsorberende structuren worden composieten gebruikt om gewicht te besparen. Voor lichte en kleine helikopters met eenvoudigere constructies, lagere belastingen en dunne wanden is het gebruik van composieten echter niet per se kosteneffectief.
Geplaatst op: 13 februari 2026
