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碳纖維複合材料在飛機結構中的應用優勢有哪些?

江蘇博實科技:碳纖維複合材料對於飛機具有十分重要的意義,不僅可以促進飛機結構重量的減輕,並且可以進一步增加結構強度。隨著碳纖維複合材料技術的不斷髮展與成熟,碳纖維複合材料被廣泛的應用在軍用與民用飛機上,使用量也在不斷的增加。隨著碳纖維複合材料相關產業日益壯大,複合材料逐漸成為穩定成熟的飛機制作材料。

碳纖維複合材料在飛機結構中的應用優勢有哪些?

碳纖維增強樹脂基複合材料(CFRP)具有質量輕等一系列突出的效能,在對重量、剛度、疲勞特性等有嚴格要求的領域以及要求高溫、化學穩定性高的場合,碳纖維複合材料都具有很大優勢。為了解更為詳細的碳纖維在航天領域的應用,小編邀請了一直致力於碳纖維在汽車、醫療、航空航天等領域應用先進碳纖維複合材料的江蘇博實碳纖維科技有限公司技術部的戚工,來為大家講述一下碳纖維應用在飛機結構中的優勢有哪些。

1、高比強度與高比模量

比強度是指拉伸強度和密度的比值,比模量是指彈性模量和密度的比值。碳纖維複合材料的密度雖然只有鋼材的五分之一,但是其比強度幾乎和鋼材的強度一樣,並且碳纖維的比模量是鋼材的4倍,甚至更高。一方面,碳纖維複合材料的加入可以減少飛機制造的結構重量;另一方面增加了飛機結構的強度,從而為飛機帶來良好的經濟效益。波音787與波音747的飛機結構上大量的使用碳纖維材料,各自平均每年可以節省大約26000美元的燃油費。

碳纖維複合材料在飛機結構中的應用優勢有哪些?

2、良好的抗疲效能

碳纖維複合材料的疲勞特性主要影響因素是壓縮應變和高應變水平。疲勞效能通常進行壓-壓(R=10)和拉-壓(R=-1)的疲勞試驗,而金屬材料一般進行R=0。1的拉-拉疲勞試驗。相比於金屬零件,尤其是鋁合金,碳纖維零件具有優異的疲勞效能。一般來講,碳纖維複合材料之中存在大量的纖維,由於碳纖維具有一定的韌性,並且緊密的貼上在一起,從而促使其成為一個整體。如果構件中存在一部分的碳纖維斷裂,其他完好無損的纖維可以對構件載荷進行重新分配,構件在短時間內不會出現斷裂,材料的斷裂安全性比較好。

碳纖維複合材料在飛機結構中的應用優勢有哪些?

3、較好的減震效能

碳纖維複合材料的高模量決定其震動頻率會比較高,這主要是因為受力結構的振動頻率和結構材料的比模成正比的關係。較高的自振頻率決定了碳纖維複合材料具有較強的吸震能力,不但可以避免飛機結構件在工作狀態產生共振現象,而且可以有效地保護飛機不受振動損壞。複合材料中一般具有高韌性基體材料,從而具有較明顯的減震效能。

碳纖維複合材料在飛機結構中的應用優勢有哪些?

目前,碳纖維除了在飛機上應用,無人機、模型飛機等也開始使用碳纖維複合材料,其應用前景廣闊,市場競爭力強。

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