高性能碳纤维飞机发动机领域应用实例+1
碳纤维复合材料用在飞机上已经不是什么稀罕事了,碳纤维材料在飞机上应用从经历了一些变化,从非承力结构到次承力结构再到主承力结构,原因是碳纤维材料的性能在逐步提升。碳纤维材料从最开始的飞机蒙皮,到如今能够用在核心部件发动机部分,见证了碳纤维技术的飞跃。日本三菱化学联合美国惠普等国家企业,为欧洲空客A320neo的发动机导翼提供了支持。
碳纤维飞机发动机结构导翼,系全球首款
欧洲空客新型A320neo的发动机型号为PW1100G-JM,该发动机风扇结构采用聚丙烯腈(PAN)基中高模量级碳纤维材料。PW1100G-JM涵道比约为12,几乎是V2500的三倍,而这种高涵道比实现了高推进效率和低噪音。利用重量极轻但强度模量极高的碳纤维复合材料替代原先的钛和铝,使得发动机直径更大,动力更充足,另外碳纤维材料具有不错的抗冲击性,在起飞降落时承受鸟类的碰撞,从根本上提高了发动机的燃油效率。
可能很多人都知道,客机发动机风扇结构部件为涡轮状,在转动期间可能会被鸟类撞击,导致发动机卡壳,严重的甚至会导致发动机失火。PW1100G-JM结构导翼采用日本三菱公司的中模量级碳纤维,具有极高的抗冲击性,并采用碳纤维增强热塑性树脂基复合材料实现高生产率。
碳纤维复合材料应用在飞机上能带来哪些改变?
碳纤维复合材料应用在飞机上的实例越来越多,越来越高级,不仅侧面反应了碳纤维技术的突飞猛进,也直接验证了碳纤维材料在航空航天领域应用的巨大价值,来看看碳纤维材料用在飞机上到底能带来哪些改变吧。
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%。
其实碳纤维材料不仅可以用在飞机上,火箭、卫星、飞船这些都可都有它的身影。可以说碳纤维材料改变了飞机结构的格局,未来热塑性碳纤维复合材料还会有更多的可能性存在,我们可以拭目以待。
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