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碳纖維在航空航天上的應用

文章出處:網絡責任編輯:編輯人氣:發表時間:2018-12-05【


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  現階段復合材料主要用于制造航空航天器械的外飾和內飾部件,比如座椅、肋板、內部裝修飾品、舷窗、扶手、引擎罩蓋、機翼、機身和導流罩等,目前在航空航天領域運用最多的復合材料為碳(C)纖維復合材料。
 
 
  碳(C)纖維復合材料(Material)以其獨特(釋義:特有的、特別的)、優異、卓越的物理化學性能(化學反應的參數),廣泛(extensive)應用在火箭殼體、導彈和flight vehicle材等航空航天領域。例如采用碳纖維與樹脂制成的復合材料制成的飛機、衛星、火箭等宇宙飛行器,其重量和噪音(分貝(dB))大大減低,從而增加了產品(Product)的助推力,節約大量燃料(fuel)。
 
  在航空航天方面主要利用了它耐高溫、輕而硬的力學特點,因而一般應用于航天、航空、飛機、飛船,充當產品(Product)的結構材料(Material)。如飛機的一次構造材料(主翼、尾翼、機體);二次構造材料(副翼、方向舵、升降舵、內部裝修飾品材料、地板材料、桁梁、剎車片等及直升飛機的葉片;火箭的排氣錐體、發動機(Engine)蓋等;人造衛星結構體、太陽能電池板和天線(解釋:一種變換器)、運載火箭和導彈殼體)等。目前輕型商務機航班和直升飛機的碳(C)纖維復合材料使用量已占55%,軍用飛機則在25%左右,大型客機用量在20%左右。 123456
 
  航空用纖維材料由纖維和樹脂材料結合而成,根據纖維的強度(strength),纖維加強型材料可分為碳(C)纖維增強復合材料(CFRP)、玻璃鋼(GFRP)等,2013年,碳纖維在航天領域的應用量達到54.3%,GFRP則達到了25.8%,預計到2019年,沿線委會增長到67.2%,玻璃鋼會最大化減少至17.3%。
 
  根據用途不同,航空航天用復合材料(Material)可分為機身復合材料、引擎(Engine)蓋復合材料、發動機(Engine)復合材料、飛機內部裝飾復合材料。碳纖維生產傳統的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出。2013年,其中機身所用復合材料,航空發動機復合材料,飛行器內飾所用材料分別占64.6%,6.9%,28.5%;統計數據(data)指出到2018年,機身所占比重會達到77.4%,其中航空發動機和飛行器分別占4.8%和17.8%。 123456
 
  總體來看,碳纖維在航空航天領域成波段增長態勢。碳纖維配件“外柔內剛”,質量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術發達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產品和技術,保持著極其謹慎的態度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發達國家的嚴格控制。Zai2009-2016年間只有09年和11年出現小幅下降(descend)的情況,其他年份則是成增長態勢。 內容來自123456
 
  從當前我國對碳(C)纖維及行業的重視程度和科研投來來看,結合國家十三五對碳纖維產業的投入,我國碳纖維行業需求量將保持13%左右的增速,按照這一增速預測(predict),到2022年我國航天航空領域對碳纖維的需求量將呈現大幅增長態勢。
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