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| 為什么碳纖維首選用于飛機機體？ |
| 發(fā)布時間: 2023年04月12日 |
隨著波音787夢幻客機和空中客車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)合材料來制造飛機機身。因為碳纖維比鋼強，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)材料來設(shè)計他們的夢想飛機。加上降低的燃料成本，改善的空氣動力學(xué)特征和更少的零件要求，不難看出碳纖維已預(yù)備好成為將來首選的飛機結(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，飛機越輕，運營成本越低。較低的重量進(jìn)步了燃油服從，從而大大降低了飛機的總體運營成本。因為碳纖維復(fù)合材料的重量特別很是結(jié)實，因此飛機制造商正朝著這個方向傾斜。與傳統(tǒng)的鋁制飛機相比，使用碳纖維復(fù)合材料制造飛機的重量最多可減輕20％。專家估計，每減輕一公斤的重量，在飛機的整個生命周期中將節(jié)省約100萬美元的成本。統(tǒng)共節(jié)省了許多錢！ 碳纖維改善空氣動力學(xué)性能 除了減輕重量外，飛機燃油服從的另一個緊張因素是空氣動力學(xué)。設(shè)計越時尚，飛機的燃油服從就越高。因為碳纖維復(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，因此飛機設(shè)計人員可以更輕松地優(yōu)化碳纖維飛機的空氣動力學(xué)性能。此外，碳纖維的剛度還有助于在商用飛機中使用后掠式機翼設(shè)計，通過削減空氣動力阻力，將燃油消費最多降低了5％。 碳纖維削減了零件數(shù)量 在飛機制造中使用碳纖維有助于降低成本的另一個領(lǐng)域是飛機制造所需的零件數(shù)量。例如，空中客車A380通常由大約600萬個零件組成。但是，因為碳纖維復(fù)合材料零件是模制的，因此可以設(shè)計每個模具，以便將幾個不同的零件組合到一個模具中，從而明顯削減構(gòu)建平面所需的零件數(shù)量。因為構(gòu)建飛機所需的零部件更少，因此也必要更少的制造時間。此外，因為碳纖維部件的重量更輕，因此操作和組裝所需的人員更少。所有這些因素加起來大大節(jié)省了飛機制造的成本。 將來使用碳纖維的飛機設(shè)計 在控制空氣動力學(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)金屬來制造飛機可為飛機設(shè)計人員提供更大的天真性。這種天真性也使人們有機會改變傳統(tǒng)的飛機設(shè)計。將來的商用飛機可能包括機身和機翼融合在一路的設(shè)計，類似于今天的某些軍用飛機。這種類型的設(shè)計極大地進(jìn)步了飛機的升/降比，使飛機在空氣動力學(xué)方面更有用，同時仍減輕了重量。一架最新的空中客車概念飛機推出了一種帶有更胖，彎曲的機身的飛機，旨在改善氣流并提供更多的機艙空間。更長，更薄的機翼將削減阻力并進(jìn)步燃油服從。U形尾巴可起到屏蔽作用，以削減發(fā)動機噪音。碳纖維甚至可以構(gòu)思所有這些概念。 盡管自1970年代以來碳纖維復(fù)合材料已用于飛機制造中，但隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，追求新方法在商用飛機的設(shè)計和制造中使用這種不可思議的資源的方法已變得越來越普遍。因為碳纖維復(fù)合材料的重量輕，強度驚人，外觀光滑，因此是制造飛機很多零件的理想材料。在飛機機體上使用碳纖維可以使它們更省油，更具空氣動力學(xué)性能，并且可以用更少，更輕的零件制造飛機。所有這些因素加起來降低了制造和運營成本。難怪當(dāng)今的概念飛機更多地使用了碳纖維復(fù)合材料，顯然，碳纖維將成為將來建造飛機機體的重要材料。 |
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