Vật liệu tổng hợp hàng không vũ trụ

Ứng dụng và nghiên cứu các vật liệu tổng hợp trong lĩnh vực hàng không vũ trụ đã cách mạng hóa tốc độ phát triển trong lĩnh vực này. Mặc dù có một lịch sử chỉ hơn 20 năm, chúng thể hiện những lợi thế to lớn so với các vật liệu kim loại truyền thống.

Trong lĩnh vực hàng không dân dụng, các nhà sản xuất máy bay dân dụng nổi tiếng trên toàn cầu như Boeing và Airbus đã có những bước tiến đáng kể trong việc sử dụng vật liệu composite. Trong sản xuất máy bay chở khách B777 của B777, vật liệu tổng hợp chiếm 9% tổng trọng lượng cấu trúc máy bay, trong khi ở máy bay B787, vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon và vật liệu gia cố bằng sợi thủy tinh chiếm 50% tổng trọng lượng cấu trúc máy bay, dẫn đến Tiết kiệm nhiên liệu đáng kể. Hơn nữa, máy bay A350XWB của Airbus kết hợp các vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon trong các thành phần như bảng thân máy bay, khung, khung cửa sổ và cửa cabin, kéo dài đáng kể khoảng thời gian bảo trì của máy bay từ 6 đến 12 năm, do đó giảm đáng kể chi phí bảo trì cho khách hàng.

Trong lĩnh vực hàng không quân sự, từ giữa những năm 1970, vật liệu composite đã dần được sử dụng trong các thành phần như chất ổn định dọc và bề mặt đuôi ngang của máy bay quân sự như F-15, F-16, MIG-29, Mirage 2000, F /A-18, trong số những người khác. Sau đó, các vật liệu composite đã được sử dụng trong các thành phần chịu tải quan trọng của các máy bay quân sự như cánh và thân máy bay trong các máy bay như AV-8B, B-2, F/A-22, F/A-18E/F, F-35, Rafale, JAS-39, Typhoon, S-37, giảm trọng lượng máy bay và tăng cường đáng kể hoạt độngkhả năng.

Trong phạm vi của các phương tiện trên không không người lái, những lợi thế độc đáo của máy bay không người lái trong chiến tranh hiện đại đã thúc đẩy nhu cầu tăng nhanh. Cánh, phần đuôi, nacelles động cơ và thân máy bay phía sau của máy bay không người lái trinh sát Hawk Global RQ-4 tiên tiến từ Hoa Kỳ đều được chế tạo từ vật liệu composite. Ngoài ra, máy bay không người lái DJI Mavicpro của Trung Quốc kết hợp rộng rãi các vật liệu composite trong khung máy bay của mình.

Máy bay trực thăng, không giống như máy bay cánh cố định truyền thống, hoạt động ở tốc độ chậm hơn, độ cao thấp hơn và tiếp xúc với các điều kiện khắc nghiệt như độ ẩm, độ khô và bão cát, đòi hỏi sức cản thời tiết và chống ăn mòn lớn hơn từ cấu trúc của chúng. Hơn nữa, các cánh quạt của máy bay trực thăng đòi hỏi các vật liệu có khả năng chống mỏi cao. Do đó, do khả năng chống mệt mỏi tuyệt vời của chúng, đặc tính giảm chấn rung và khả năng chống ăn mòn, vật liệu composite rất phù hợp cho các thiết kế cấu trúc trong máy bay trực thăng.

Trong lĩnh vực của động cơ hàng không vũ trụ, được biết đến với sự phức tạp kỹ thuật và chu kỳ phát triển dài, chúng được ca ngợi là viên ngọc quý của ngành công nghiệp. Các mục tiêu được theo đuổi trong thiết kế các động cơ hàng không dân dụng bao gồm tỷ lệ lực đẩy cao, mức tiêu thụ nhiên liệu thấp, giảm tiếng ồn và khí thải tối thiểu. Để đạt được các mục tiêu này, các vật liệu tổng hợp đã tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong các động cơ hàng không dân dụng.

Trong lĩnh vực xe ra mắt không gian, các vật liệu composite cũng đã tìm thấy sử dụng rộng rãi. Bằng cách sử dụng vật liệu composite, tên lửa có thể giảm trọng lượng cấu trúc của chúng trong khi đảm bảo sức mạnh và độ cứng, do đó tăng cường khả năng tải trọng. Các ví dụ bao gồm tên lửa M-5 của Nhật Bản, tên lửa Ariane 2 của Pháp, xe phóng vệ tinh Vega châu Âu và tên lửa Atlas V của Hoa Kỳ, tất cả đều có thể tận dụng các vật liệu composite.

Trong miền vệ tinh, vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon mô-đun cao được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng các cấu trúc vệ tinh, mảng mặt trời và ăng-ten, tiếp tục nhấn mạnh tiềm năng và giá trị to lớn của vật liệu tổng hợp trong ngành hàng không vũ trụ.