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碳纖維在航空航天上的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間: 2023年04月12日




  現(xiàn)階段復(fù)合材料重要用于制造航空航天器械的外飾和內(nèi)飾部件,比如座椅、肋板、內(nèi)部裝飾、舷窗、扶手、引擎罩蓋、機(jī)翼、機(jī)身和導(dǎo)流罩等,目前在航空航天領(lǐng)域運(yùn)用最多的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料。
 

航天衛(wèi)星
 

  碳纖維復(fù)合材料以其獨(dú)特、優(yōu)秀、杰出的物理化學(xué)性能,廣泛應(yīng)用在火箭殼體、導(dǎo)彈和遨游飛翔器材等航空航天領(lǐng)域。例如采用碳纖維與樹脂制成的復(fù)合材料制成的飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭等宇宙遨游飛翔器,其重量和噪音大大減低,從而增長(zhǎng)了產(chǎn)品的助推力,節(jié)約大量燃料。
 

  在航空航天方面重要行使了它耐高溫、輕而硬的力學(xué)特點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于航天、航空、飛機(jī)、飛船,充當(dāng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)材料。如飛機(jī)的一次構(gòu)造材料(主翼、尾翼、機(jī)體);二次構(gòu)造材料(副翼、方向舵、升降舵、內(nèi)部裝飾材料、地板材料、桁梁、剎車片等及直升飛機(jī)的葉片;火箭的排氣錐體、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等;人造衛(wèi)星結(jié)構(gòu)體、太陽(yáng)能電池板和天線、運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈殼體)等。目前輕型商務(wù)機(jī)航班和直升飛機(jī)的碳纖維復(fù)合材料使用量已占55%,軍用飛機(jī)則在25%左右,大型客機(jī)用量在20%左右。
 

  航空用纖維材料由纖維和樹脂材料結(jié)合而成,根據(jù)纖維的強(qiáng)度,纖維增強(qiáng)型材料可分為碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)、玻璃鋼(GFRP)等,2013年,碳纖維在航天領(lǐng)域的應(yīng)用量達(dá)到54.3%,GFRP則達(dá)到了25.8%,預(yù)計(jì)到2019年,沿線委會(huì)增加到67.2%,玻璃鋼會(huì)削減至17.3%。
 

  根據(jù)用途不同,航空航天用復(fù)合材料可分為機(jī)身復(fù)合材料、引擎蓋復(fù)合材料、發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料、飛機(jī)內(nèi)部裝飾復(fù)合材料。2013年,其中機(jī)身所用復(fù)合材料,航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料,遨游飛翔器內(nèi)飾所用材料分別占64.6%,6.9%,28.5%;統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出到2018年,機(jī)身所占比重會(huì)達(dá)到77.4%,其中航空發(fā)動(dòng)機(jī)和遨游飛翔器分別占4.8%和17.8%。
 

  總體來看,碳纖維在航空航天領(lǐng)域成波段增加態(tài)勢(shì)。Zai2009-2016年間只有09年和11年出現(xiàn)小幅降落的情況,其他年份則是成增加態(tài)勢(shì)。
 

  從當(dāng)前我國(guó)對(duì)碳纖維及行業(yè)的正視程度和科研投來來看,結(jié)合國(guó)家十三五對(duì)碳纖維新興產(chǎn)業(yè)的投入,2017-2022年間,我國(guó)碳纖維行業(yè)需求量將保持13%左右的增速,按照這一增速展望,到2022年我國(guó)航天航空領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量將呈現(xiàn)大幅增加態(tài)勢(shì)。

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