Углеродное волокно в аэрокосмических приложениях

Аэрокосмическая промышленность - это отрасль, полная перемен и инноваций. Аэрокосмические инженеры работают над тем, чтобы сделать полеты более безопасными и экологичными, что привело к использованию композитных материалов из углеродного волокна в самолетах, вертолетах и ​​даже космических челноках.

Углеродное волокно - это материал, состоящий из атомов углерода, которые собраны в длинные тонкие кристаллы. Расположение этих кристаллов делает углеродное волокно чрезвычайно прочным для его толщины, которая меньше толщины человеческого волоса. Углеродное волокно в сочетании с эпоксидной смолой создает прочный и легкий композитный материал, который широко используется во многих отраслях промышленности.

Преимущества углеродного волокна в аэрокосмической отрасли

Углеродное волокно - это уникальный материал, которому с помощью эпоксидной смолы можно придать практически любую форму, включая формы, которые невозможно получить с помощью металлов, или без сваривания нескольких частей вместе и создания слабых мест. Из-за этого углеродное волокно - универсальный материал, который можно использовать в аэрокосмической отрасли от сидений до рам. Но зачем использовать композиты из углеродного волокна в аэрокосмической отрасли? Вот некоторые из преимуществ углеродного волокна в аэрокосмической сфере:

Легкий

Возможно, одно из самых больших преимуществ углеродного волокна для аэрокосмической промышленности - это его легкий вес. Вес в аэрокосмической отрасли важен, потому что он играет важную роль в расходе топлива. Чем легче самолет, вертолет или космический шаттл, тем меньше топлива требуется, чтобы поднять его в воздух. Кроме того, более легкие самолеты могут путешествовать дальше с меньшим количеством топлива, что означает меньшее количество остановок для дозаправки или полное их отсутствие. Расход топлива является чрезвычайно важным фактором затрат, а также заботы об окружающей среде.

Прочный

Удельное соотношение прочности и веса углеродного волокна поражает. Он обладает высокой прочностью на разрыв, а это означает, что он невероятно устойчив к поломке при растяжении. В аэрокосмической отрасли компоненты из углеродного волокна могут помочь повысить живучесть при авариях.

Металлические гибридные соединения

Одним из недостатков углеродного волокна в аэрокосмической отрасли является непроводимость; то есть не проводит электричество. Самолеты часто подвергаются ударам молнии, поэтому их внешние оболочки должны иметь возможность проводить электричество, чтобы рассеивать электричество от ударов молнии и защищать всех, кто находится внутри плана. В настоящее время углеродное волокно может быть встроено в проводящую металлическую проволоку, фольгу и сетку, чтобы улучшить проводимость. Однако в настоящее время разрабатываются новые области применения гибридных композитных материалов, позволяющие сделать углеродное волокно проводящим без ущерба для других преимуществ.

Устойчивость к коррозии

При контакте некоторых металлов они могут разъедать друг друга. Углеродное волокно не вызывает коррозии ни при контакте с металлами, ни с самим собой. Это означает, что использование углеродного волокна в аэрокосмической отрасли может увеличить срок службы металлических деталей.

Химическая стойкость

Углеродное волокно также довольно устойчиво к химическому воздействию. Под воздействием сильнодействующих химикатов он не ослабнет, не подвергнется коррозии и не развалится, как другие материалы.

Термостойкость

Большинство металлов расширяются и сжимаются в зависимости от температуры окружающей среды, в которой они находятся. В аэрокосмической отрасли металлические детали подвергаются чрезвычайно резким изменениям температуры в течение нескольких минут во время взлета и посадки. Композитные материалы, такие как углеродное волокно, не так сильно расширяются и сжимаются при резких перепадах температуры, что делает их более прочными, чем металлы.

Детали из углеродного волокна в аэрокосмической отрасли

В настоящее время различные композитные материалы составляют около 40% современных самолетов. Но где мы используем композиты из углеродного волокна в самолетах?

Углеродное волокно используется почти везде в самолетах, особенно самолетах. Например, пассажирский самолет Boeing 787 Dreamliner на 50% состоит из композитного материала по весу, при этом большая часть композитного материала представляет собой ламинат из углеродного волокна или сэндвич из углеродного волокна. Материалы из углеродного волокна составляют фюзеляж или основную часть самолета, а также части крыльев и хвоста. Boeing отмечает, что в дополнение к топливной экономичности использование углерода и других композитных материалов позволяет сократить расходы на техническое обслуживание, поскольку они не подвержены коррозии и не изнашиваются, как металлы. Меньше обслуживания означает больше времени полета, что делает самолеты из углеродного волокна более прибыльными.

Углеродное волокно также используется для замены металлических деталей в вертолетах, таких как лопасти несущего винта и хвостовое оперение. Он также применяется для приборных панелей, дверей и внутренних компонентов, таких как сиденья. Хотя использование углеродного волокна в меньших размерах может не иметь большого значения, разница в весе может увеличиться при удалении более тяжелых материалов. Кроме того, из-за устойчивости углеродного волокна к коррозии и усталости его использование в корпусах инструментов продлевает срок их использования и защищает их от повреждений.

Решения для литья углеродного волокна от PCMI

Одним из препятствий для углеродного волокна часто является его стоимость. Тем не менее, PCMI Manufacturing предлагает уникальные процессы литья из углеродного волокна с использованием более дешевого материала и более высокой скорости цикла. В среднем наш процесс позволяет сократить расходы на 20–30% по сравнению с традиционными методами производства.

Хотите узнать больше о том, как PCMI использует углеродное волокно для создания инновационных и сложных прототипов деталей? Нажмите на ссылку ниже, чтобы узнать больше!