Применение новых композитных материалов в низкоуровневой промышленности
2024-10-16
Экономика низковысотных полетов, как развивающаяся комплексная экономическая форма, охватывает различные области, такие как авиационное производство, авиационный транспорт, авиационный туризм, авиационное обучение и т.д., среди которых производство и применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) является важной частью. В этом контексте новые композитные материалы, особенно композиты из углеродного волокна и т.д., играют решающую роль в индустрии низковысотных полетов, придавая новую жизненную силу устойчивому развитию отрасли.
1.Обзор новых композитных материалов
Новые композитные материалы - это новые материалы, оптимизированные путем объединения материалов с различными свойствами с помощью передовых технологий подготовки материалов, обладающие многими преимуществами, такими как малый вес, высокая прочность, коррозионная стойкость и износостойкость. Среди них углепластиковый композиционный материал (CFRP) является одним из наиболее представительных новых композитов, который состоит из углеродного волокна и смоляной матрицы, где углеродное волокно в основном несет внешнюю силу, а смоляная матрица фиксирует волокно, сохраняет форму и передает внешнюю силу.
Благодаря такому сочетанию углепластик значительно превосходит традиционные металлические материалы по механическим свойствам, и он стал важным материалом во многих областях, таких как аэрокосмическая, автомобильная и строительная промышленность.
2. Применение новых композитных материалов в аэрокосмическом производстве
Аэрокосмическое производство является одним из основных направлений в экономике низкогорья и предъявляет чрезвычайно высокие требования к материалам. Применение новых композиционных материалов, особенно углеволоконных, в аэрокосмической промышленности дало замечательные результаты.
（1）конструктивные элементы летательных аппаратов
В авиастроении композитные материалы используются в больших количествах для изготовления ключевых компонентов, таких как фюзеляж, крылья и хвостовая часть. Например, в самолете Boeing 787 Dreamliner доля композитных материалов составляет более 50 процентов, а основные структурные компоненты изготовлены из углеволоконных сэндвич-композитов и усовершенствованных углеволоконных ламинатов.
（2）авиационные двигатели
Авиадвигатели работают в чрезвычайно жестких условиях, требующих от материалов отличной устойчивости к высоким температурам, коррозии и механическим свойствам. Новые композитные материалы, такие как керамические матричные композиты (КМК), способны сохранять стабильные свойства при высоких температурах, что делает их идеальным выбором для компонентов горячей части авиадвигателей.
（3）Авионика
Новые композитные материалы играют важную роль в производстве таких компонентов, как корпуса и кронштейны для авионики, благодаря своему малому весу и высокой прочности. Эти компоненты не только снижают вес оборудования, но и повышают его стабильность и надежность.
3. Применение новых композитных материалов в высокогорном туризме
Низкогорный туризм, как развивающаяся форма отдыха, нравится все большему числу людей. Новые композитные материалы обладают уникальными преимуществами при производстве туристических летательных аппаратов, таких как экскурсионные самолеты, вертолеты и воздушные шары.
（1）Туристический самолет
Фюзеляж и крылья экскурсионных самолетов, изготовленные из композитных материалов на основе углеродного волокна, не только снижают вес самолета и повышают эффективность полета, но и делают самолет более красивым и благородным внешне. В то же время коррозионная стойкость композитного материала позволяет самолету сохранять стабильные характеристики при различных неблагоприятных погодных условиях.
（2）Вертолеты
Композитные материалы играют важную роль в производстве лопастей несущего винта вертолета, хвостовых балок и других компонентов. Облегченная конструкция этих компонентов не только улучшает летные характеристики вертолета, но и продлевает срок его службы.
（3）Воздушный шар
Новые композитные материалы также могут найти применение в производстве корзин, тросов и других компонентов воздушных шаров. Легкая конструкция этих компонентов делает воздушные шары более устойчивыми и безопасными во время полета.
4. Применение новых композитных материалов в маловысотной подготовке
С развитием экономики низких высот все больше людей знакомятся и осваивают летные навыки. Новые композитные материалы играют важную роль в производстве обучающего оборудования, такого как летные тренажеры и тренеры.
（1）симулятор полета
Использование новых композитных материалов для изготовления корпуса симулятора и внутренних структурных компонентов не только снижает вес симулятора, повышает его реалистичность и стабильность, но и снижает затраты на производство и обслуживание.
（2）инструктор (самолет)
Использование композитных материалов из углеродного волокна в фюзеляже и крыльях учебно-тренировочного самолета не только снижает вес самолета и улучшает его летные характеристики, но и делает учебно-тренировочный самолет более эстетичным внешне. Эти преимущества способствуют привлечению большего числа слушателей к участию в летной подготовке.
（3）Дроны
Легкие и высокопрочные характеристики композитов из углеродного волокна позволяют снизить вес БПЛА и повысить эффективность полета. В то же время конструктивные возможности композитных материалов делают конструкцию БПЛА более гибкой и изменяемой и позволяют удовлетворять различные сложные требования к полету.
（4）eVTOL (электрический самолет вертикального взлета и посадки)
Композиты из углеродного волокна используются в широком спектре применений, таких как конструктивные элементы eVTOL и силовые установки. Около 75-80 процентов композитов используется в конструктивных элементах и силовых установках. Такая облегченная конструкция не только улучшает летные характеристики и срок службы eVTOL, но и снижает затраты на производство и обслуживание.
