碳纤维材料在航空领域的实际应用案例分析

  随着我国经济的发展社会的进步,我国的航空航天领域已经取得了一系列的进展,但是,就目前来说,还存在着很多的缺陷和不足。另外,随着航空航天领域的深入研究,使得碳纤维复合材料逐渐得到了广泛的认可和好评。碳纤维复合材料可以实现经济效益最大化,同时具备功能多样性可设计性等等优势,逐渐在各个领域得到广泛的使用。

  1.在军机上的实际应用

  为了适应新型战斗机性能和相关要求,在20世纪90年代后期,发达的西方国家均已使用复合材料结构为主,这就在一定程度上增加了运用运输机的有效载重,加大了军Y飞机的载油量,有效解决了常规材料在高超声速飞行器研制中出现的问题。例如:碳纤维对树脂基复合材料起到一定的强化作用,在军Y飞机的主次结构和特殊位置等方面得到一定的认可和应用,大大增强了军Y飞机的抗疲劳性和耐腐性,另外,其减重的效果也是十分明显的;再比如说F22因为有超声速巡航的要求,飞机的表面和空气之间会形成长时间的强烈摩擦,所以,在机翼复合材料的选择上不再应用环氧基树脂,而是选择双马来酰亚胺树脂基体以确保最大工作温度控制在260℃之中。

  2.在民用飞机上的应用

  民用飞机和军Y飞机之间有着一些不同,民用飞机是以载客为主要目的的交通工具。复合材料在飞机上的应用时间还是很短暂的,其材料和工艺的稳定性和相关的数据都不是很完善,应用较多含量的复合材料还需要实践经验的积累和时间的考验。民用飞机在复合材料的选择上受到多方面因素的制约,其应用的种类分为舱内材料和结构件复合材料两种。

  我国生产的飞机在应用复合材料方面还是相对保守的,据公开的资料显示,复合材料使用的数量在C919飞机整体构造重量上占20%。这些飞机所使用的复合材料多数为碳纤维增强树脂基复合材料,碳纤维增强树脂基复合材料具.有质量小。耐腐蚀性较高等特点,其性能远远超过了普通的金属材料。复合材料的价格比常规的铝合金材料要高的多,即使是看起来十分昂贵的铝锂合金材料,其价格也远远低于复合材料。

  3.在航空发动机上的应用

  就航空领域而言,尤其是针对发动机的构造设计制作来说,性能较高的系统所需要的质轻、耐高温等特性越来越关键。航空航天的发动机行业是指涡喷/涡扇发动机、涡浆/涡轴发动机和传统传动系统和航空活塞发动机的融合维修养护、生产制造等为一体的产业群体。随着新材料、新工艺的不断研发,为新生代的航空发动机的发展奠定了良好的基础,特别是对碳纤维复合材料的使用,相关公司在制作飞机发动机零件的时候均采用了碳纤维的复合材料,其中主要包括了推力反向器等组成部分。

  4.在无人机上的应用

  随着人们现代战争观念的不断更新和发展,无人机随之得到了一定的支持和认可,其逐渐成为了航空武器的未来发展主流趋势。无人机在监视、侦查等信息化作战方面可以起到无法替代的租用,除此之外,无人机在未来的发展过程中会飞的更远、更高、更长,其隐蔽性也相对较好,制造过程更加的简单便捷,制造成本相对较低等。制造无人机最为核心的技术就是采用了大量的复合材料,以大大提升无人机的续航能力和生存能力。

  与传统的铝合金混合材料构造相比较而言,以复合材料为结构的无人机大多采用了碳纤维复合材料,例如:“捕食者”“全球鹰”等。以“全球鹰"为例,这种类型的无人机机翼.尾翼均采用了环氧气/石墨复合材料,和传统的铝合金混合结构相比,这种复合材料所制造出来的无人机在重量上下降了65%左右。