Композити од угљеничних влакана -- Додавање магичних крила у авионе

Feb 02, 2023

Остави поруку

Као нова технологија материјала, композитни материјал се широко користи у војним авионима.

Шездесетих година прошлог века,композитни материјали ојачани стакленим влакнима први пут су почели да се користе у облогама авиона, флаперону. У овом тренутку, механичка својства композитних материјала су релативно ниска, а делови авиона направљени од композитних материјала су малих димензија и нивоа силе.


Крајем 1960-их,композити од борових влакана/епоксида почели су да се користе у конструкцијама авиона. На пример, Ф-14 је почео да примењује композите епоксидне смоле ојачане боровим влакнима на раван реп 1971. године.


Средином -1970,рођен је композитни материјал високих перформанси са карбонским влакнима као ојачањем, што је отворило широку примену композитних материјала у авионима. Композити ојачани карбонским влакнима са одличном високом специфичном чврстоћом, високим специфичним модулом, отпорношћу на корозију и отпорношћу на замор веома су погодни за захтеве ваздухопловне опреме. Композитни материјали ојачани карбонским влакнима постепено се користе у вертикалном репу и равном репу војних авиона са великим силама и великим величинама, као што су композитни реп и вертикални реп Ф-15, Ф-16, Миг{ {5}}, Мираге 2000, Ф/А-18 и други авиони. Од 1970-их, репна пераја страних војних авиона су користила композитне материјале. Равни реп и вертикални реп направљени од композитних материјала углавном чине 5 процената -7 процената укупне структурне тежине авиона.


Након што је репно пераје ушло у еру композитних материјала,примена композитних материјала почела је да се развија на крилима, трупу и другим главним компонентама војних авиона са великим структурним силама и великим величинама. МцДоннелл Доуглас је био пионир Ф/А-18 композитног крила 1976. и ушао у службу 1982. године, повећавајући употребу композита на 13 процената. Од тада су крила војних авиона које су развиле разне земље готово сва направљена од композитних материјала. На пример, АВ-8Б, Б-2, Ф/А-22, Ф/А-18Е/Ф, Ф-35 Сједињених Држава, Рафале из Француске, ЈАС-39 из Шведске, Тајфун који су заједнички развиле четири европске земље, С-37 из Русије итд.


Сада,количина композитних материјала у напредним светским војним авионима чини 20 процената -50 процената тежине целе структуре авиона. Главни делови композитних материјала укључују облогу, раван реп, вертикални реп, равну репну кутију, крило, предњи труп и тако даље. Ако композитни материјали чине око 50 одсто укупне тежине авиона, онда је већина структурних делова авиона направљена од композитних материјала, као што је Б-2 стелт бомбардер.


2020.однос потражње за угљеничним влакнима у области ваздухопловства и потражње за угљеничним влакнима у области ваздухопловства је 1,80 процената. База потражње је мала, али потражња за високим перформансама је јака, а апликација се широко користи. Истовремено, са брзим развојем кинеског стратешког оружја дугог домета, очекује се да ће се проширити однос примене композита од угљеничних влакана.

Стелт који апсорбује таласе:обично угљенично влакно је рефлектор електромагнетних таласа и нема функцију апсорпције таласа, кроз модификацију површине угљеничних влакана (као што је никлована, обложена силицијум карбидним премазом, итд.), развој нових угљеничних влакана ( као што су карбонска влакна специјалног пресека, спирална угљенична влакна, порозна угљенична влакна, угљеничне наноцеви, итд.), могу значајно побољшати своје електромагнетне перформансе.


Специјална угљенична влакна се користе за прављење стелт авиона, као што је Б-2 стелт бомбардер, чији је цео труп направљен од композита угљеничних влакана осим композита од титанијума у ​​главном снопу и одељку мотора. Количина ЦФРП-а коју користи амерички стелт ловац Ф-22 је до 24 одсто, а количина композитног материјала који користи британски борбени авион Тајфун је до 40 одсто. Композит који апсорбује структурална карбонска влакна је важан правац развоја радарских стелт материјала, који комбинује структурне предности мале тежине и високе чврстоће и својства апсорпције композита. Материјал који апсорбује карбонска влакна је одличан упијајући материјал који интегрише функцију и структуру. Са побољшањем и побољшањем стелт структурних материјала, потражња за композитним материјалом од угљеничних влакана ће наставити да расте.


Пре четврте генерације кинеских авиона, обим примене композитних материјала је ограничен на репно крило, крило патке и друге секундарне носиве конструкције, удео је мањи од 10 процената, доза композитног материјала четврте генерације је учинила очигледним пробој, доза композитног материјала достиже око 20 процената укупне структуре машине.


Након скоро 40 година развоја, напредни композити на бази смоле за војне авионе развијени су од компоненти које не носе оптерећење до секундарних и главних носивих компоненти и могу постићи значајно смањење тежине од 20 до 30 процената. Што се тиче потрошње, количина композитних материјала који се користе у напредним војним авионима је сада премашила 30 одсто, а тај проценат ће бити стабилан у будућности. У производњи војних авиона, композитни материјали на бази смоле могу се користити за производњу радара, крила, трупа, канада, равног репа и предграђа мотора борбених авиона.

 

USA aircraft

USA aircraft

 

 

Сам Ф-35 је направљен уз велику употребу композита од угљеничних влакана високе чврстоће. Конкретно, композити од угљеничних влакана се креативно користе у компонентама коже, структуре крила и структуре каросерије. Његови композити од угљеничних влакана већ чине четвртину укупне тежине авиона и трећину крила. Карбонска влакна су вероватно највећи фактор губитка тежине у Ф-35.


Тело стелт млазњака прекривено је материјалом који апсорбује радар (РАМ), као што је Б-2 Сприте или Ф117 Нигхтхавк, који је дизајниран да претвара електромагнетне таласе у топлоту. РАМ губи свој интегритет под утицајем топлоте, влаге и трења.

 

 

aircraft

aircrafts

 

 

Тим за истраживање и развој на Државном универзитету Северне Каролине развио је омотач композитног полимера ојачаног угљеничним влакнима (ЦФРП) да би решио проблеме изазване ограничењима РАМ-а и коришћен је у Б-21 стелт бомбардеру. Композит је побољшан угљеничним наноцевима (ЦНТ), које су јаке и лагане и могу да издрже температуре веће од 1800 степени и помажу у спровођењу долазне електромагнетне енергије.


Тестови су показали да нови композитни материјал има изузетно ниску емисивност, да се скоро не може детектовати и да може да апсорбује више од 90 процената електромагнетних таласа, у поређењу са 70-80 процената РАМ-а који се тренутно користи у стелт авионима. Нови материјал ће бити прскан на авион и биће дебљине 3 мм.


Крила серије Ј-11 и Цхенгфеи Ј-10 и Ј-20 серије су направљена од композитних материјала од угљеничних влакана. Кинеска ваздухопловна индустрија има много успешног искуства у производњи ламинираних делова од угљеничних влакана у последњих 20 година.


За Кину, авион Ј-20 је развијен касних 1990-их, а његов пробни лет је почео крајем 2010. године, што му је дало технолошку предност као касног покретача. Канардна крила Ј-20-овог претходника, Ј-10, у потпуности су направљена од композита бисмалеимид смоле ојачаних угљеничним влакнима, који имају много мањи радарски потпис од металних материјала и могу бити чак и више стеалтхи допингом других скривених материјала у матрицу смоле. Канардно крило Ј-20 ће такође користити накнадне резултате истраживања, док хоризонтални стабилизатор Ф-22, који је такође делимично металан, није нужно нечувенији. Поред тога, канарно крило Ј-20 је обрнуто нагоре, а крило обрнуто надоле, тако да радарски таласи рефлектовани од предње ивице канарда неће наставити да зраче ка предњој ивици главног крила и формирају секундарни одраз, који је такође повољан фактор за стелт.

 

 

aircraft

aircrafts

 

 

Pošalji upit
Контактирајте насако имате било какво питање

Можете нас контактирати путем телефона, е-поште или онлајн обрасца испод. Наш стручњак ће вас ускоро контактирати.

Контактирајте сада!