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| 為什么碳纖維首選用于飛機(jī)機(jī)體？ |
| 發(fā)布時(shí)間: 2023年04月12日 |
隨著波音787夢(mèng)幻客機(jī)和空中客車(chē)A350 XWB的引領(lǐng)，商業(yè)航空公司正在漸漸更多地行使碳纖維復(fù)合材料來(lái)制造飛機(jī)機(jī)身。因?yàn)樘祭w維比鋼強(qiáng)，比鋁輕，因此可以模制成幾乎任何外形。難怪航空航天工程師使用碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料來(lái)設(shè)計(jì)他們的夢(mèng)想飛機(jī)。加上降低的燃料成本，改善的空氣動(dòng)力學(xué)特征和更少的零件要求，不難看出碳纖維已預(yù)備好成為將來(lái)首選的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料。 碳纖維進(jìn)步燃油服從 眾所周知，在航空業(yè)中，飛機(jī)越輕，運(yùn)營(yíng)成本越低。較低的重量進(jìn)步了燃油服從，從而大大降低了飛機(jī)的總體運(yùn)營(yíng)成本。因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料的重量特別很是結(jié)實(shí)，因此飛機(jī)制造商正朝著這個(gè)方向傾斜。與傳統(tǒng)的鋁制飛機(jī)相比，使用碳纖維復(fù)合材料制造飛機(jī)的重量最多可減輕20％。專(zhuān)家估計(jì)，每減輕一公斤的重量，在飛機(jī)的整個(gè)生命周期中將節(jié)省約100萬(wàn)美元的成本。統(tǒng)共節(jié)省了許多錢(qián)！ 碳纖維改善空氣動(dòng)力學(xué)性能 除了減輕重量外，飛機(jī)燃油服從的另一個(gè)緊張因素是空氣動(dòng)力學(xué)。設(shè)計(jì)越時(shí)尚，飛機(jī)的燃油服從就越高。因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料的制造工藝可以產(chǎn)生特別很是光滑但復(fù)雜的幾何外形，因此飛機(jī)設(shè)計(jì)人員可以更輕松地優(yōu)化碳纖維飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)性能。此外，碳纖維的剛度還有助于在商用飛機(jī)中使用后掠式機(jī)翼設(shè)計(jì)，通過(guò)削減空氣動(dòng)力阻力，將燃油消費(fèi)最多降低了5％。 碳纖維削減了零件數(shù)量 在飛機(jī)制造中使用碳纖維有助于降低成本的另一個(gè)領(lǐng)域是飛機(jī)制造所需的零件數(shù)量。例如，空中客車(chē)A380通常由大約600萬(wàn)個(gè)零件組成。但是，因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料零件是模制的，因此可以設(shè)計(jì)每個(gè)模具，以便將幾個(gè)不同的零件組合到一個(gè)模具中，從而明顯削減構(gòu)建平面所需的零件數(shù)量。因?yàn)闃?gòu)建飛機(jī)所需的零部件更少，因此也必要更少的制造時(shí)間。此外，因?yàn)樘祭w維部件的重量更輕，因此操作和組裝所需的人員更少。所有這些因素加起來(lái)大大節(jié)省了飛機(jī)制造的成本。 將來(lái)使用碳纖維的飛機(jī)設(shè)計(jì) 在控制空氣動(dòng)力學(xué)服從和節(jié)省燃油方面，使用碳纖維復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬來(lái)制造飛機(jī)可為飛機(jī)設(shè)計(jì)人員提供更大的天真性。這種天真性也使人們有機(jī)會(huì)改變傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)。將來(lái)的商用飛機(jī)可能包括機(jī)身和機(jī)翼融合在一路的設(shè)計(jì)，類(lèi)似于今天的某些軍用飛機(jī)。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)極大地進(jìn)步了飛機(jī)的升/降比，使飛機(jī)在空氣動(dòng)力學(xué)方面更有用，同時(shí)仍減輕了重量。一架最新的空中客車(chē)概念飛機(jī)推出了一種帶有更胖，彎曲的機(jī)身的飛機(jī)，旨在改善氣流并提供更多的機(jī)艙空間。更長(zhǎng)，更薄的機(jī)翼將削減阻力并進(jìn)步燃油服從。U形尾巴可起到屏蔽作用，以削減發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。碳纖維甚至可以構(gòu)思所有這些概念。 盡管自1970年代以來(lái)碳纖維復(fù)合材料已用于飛機(jī)制造中，但隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，追求新方法在商用飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造中使用這種不可思議的資源的方法已變得越來(lái)越普遍。因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料的重量輕，強(qiáng)度驚人，外觀光滑，因此是制造飛機(jī)很多零件的理想材料。在飛機(jī)機(jī)體上使用碳纖維可以使它們更省油，更具空氣動(dòng)力學(xué)性能，并且可以用更少，更輕的零件制造飛機(jī)。所有這些因素加起來(lái)降低了制造和運(yùn)營(yíng)成本。難怪當(dāng)今的概念飛機(jī)更多地使用了碳纖維復(fù)合材料，顯然，碳纖維將成為將來(lái)建造飛機(jī)機(jī)體的重要材料。 |
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