飞机有军用和民用2种,加上现在衍生出的无人机,几乎涵盖了航空领域的所有种类。但是你知道么?现在的这些飞机上,多多少少都有碳纤维复合材料的身影,为什么会如此?智上新材料带你了解一下,为什么现代飞机上碳纤维复合材料的比例越来越高了。
 
飞机为什么用碳纤维复合材料?
 
    碳纤维复合材料应用在飞机上的4大优势
 
    碳纤维复合材料能够在飞机上的使用频率和范围越来越广,肯定与它自身的性能优势分不开关系。已知碳纤维复合材料的重量轻、强度高、耐用性好,而这些特性对于飞机来说,能够实现哪些性能提升呢?
 
    1、可提高燃油效率,降低环境污染
 
    航空飞行,油耗很高,想要节约燃油用量,提高飞行效率,降低运行成本,那就得对飞机的重量进行一定程度的压缩。金属材料硬度高,但是密度太大,而且容易生锈,在非承力部位使用碳纤维复合材料可以有效减轻自重,提高强度,比铝合金的性能优势还要好上一些。降低了油耗,同样是降低了环境污染。
 
    2、可改善空气动力学性能
 
    光降低飞机重量并不是长久之计,毕竟减重也是有极限的,想要更大程度提升飞行性能,那就得从空气动力学的角度来思考。碳纤维复合材料的制造工艺可以产生非常光滑而复杂的几何形状,因此飞机设计人员可以更轻松地优化碳纤维飞机的空气动力学性能。碳纤维的高刚度有利于在商用飞机中使用后掠式机翼设计,通过减少空气动力阻力,可将燃油消耗最多降低5%。
 
飞机为什么用碳纤维复合材料?
 
    3、可减少飞机零件数量
 
    改善了飞机的空气动力学性能并不是结束,反而只是一个开始,因为改变了设计方案,内部的构造和部件也要进行相应的调整。空中客车A380通常由大约600万个零件组成。碳纤维复合材料零件是模塑成型而加工的,可以通过设计多个模具,将几个不同的零件组合到一个模具中,从而减少构建平面所需的零件数量,从生产角度减少制造时间,降低工作人员的操作复杂程度,节约飞机制造和维护成本。
 
    可能很多人没想到碳纤维复合材料在现代飞机上的占比可以超过20%吧,在飞机机翼蒙皮这种非承力部位可以用上,更没想到在一些轻度承力的机翼结构和尾翼机构等部位也能用上。现在的碳纤维复合材料并没有到达性能巅峰,热塑性碳纤维复合材料尚在研究,未来碳纤维材料的应用范围和价值还会更大。
 
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