碳纖維在航空航天領域的革命始于1960年代,當時這種新的人造材料被引入勞斯萊斯噴氣發(fā)動機風扇的組裝中。從那時起,由于碳纖維材料為該行業(yè)提供的優(yōu)勢,私人和商用飛機對碳纖維的需求有所增加。
碳纖維是一種人造材料,于1800年代后期首次以原始形式開發(fā)。它由編織的纖維線組成——纖維本身可以比人的頭發(fā)還細。然后將這種結構碳化并用樹脂加固,從而產生一種非常堅固耐用的材料。
現代飛機越來越多地在飛機機身、機翼、發(fā)動機部件等的制造中使用碳纖維。但是,這種材料為什么以及如何引發(fā)了航空航天業(yè)的革命?強度、耐腐蝕性、燃油效率、制造工藝、零件數量和空氣動力學性能的提高開始解釋為什么...
碳纖維比鋁重量更輕,卻擁有更高的強度。當用于制造主要飛機結構(如機身)時,碳纖維在傳統(tǒng)上使用鋁的地方提供了更高的強度。當用于替代鋁時,這種強度還具有減輕重量的優(yōu)點,因為它比金屬輕。
碳纖維是一種化學穩(wěn)定的材料,這意味著在分子水平上,它將在其環(huán)境條件下保持穩(wěn)定——例如熱、空氣和壓力;這使它成為飛行中更惡劣環(huán)境的合適材料。雖然這取決于所使用的碳纖維類型,但它也可以具有很高的耐腐蝕性,這意味著它不會腐蝕或生銹。
飛機燃油效率的主要因素之一是它的重量——飛機越輕,燃油效率就越高,因為它需要更少的燃料來提供動力并調動結構。通過在飛機的一系列結構中使用碳纖維,該結構將比使用鋁和鋼等材料時更輕。
碳纖維可以被視為航空航天工業(yè)的一場革命的另一個原因是它現在可以生產的規(guī)模。這可以歸因于碳纖維變得越來越容易制造的事實。
使用碳纖維可以改善飛機的空氣動力學性能。由于碳纖維材料的設計、剛度和平滑度得到改善,碳纖維可以減少飛機所承受的阻力。
在總體上,碳纖維的廣泛應用標志著航空航天業(yè)朝著更高效、更環(huán)保的方向邁出了一大步。