Приложенията от въглеродни влакна се разширяват до остриета на аерокосмически хеликоптери и потенциални кацания на Марс
На 21 януари бе постигнат важен крайъгълен камък с успешното производство на 131-метрова лопатка на вятърна турбина на сушата от Sany Heavy Energy в Bayan Nur Zero Carbon Digital Industrial Park. Тази лопатка, която използва суха струя и мокро въртене 48K голям теглене с високопроизводителни въглеродни влакна (CF), осигурени от ZF Godeagle, не само поставя нов рекорд за най-дългата лопатка на вятърна турбина на сушата в света, но също така означава значителен пробив за местно производство суха струя мокро предене 48K голям теглене CF в доставката на остриета над 100 метра.
Приложението на въглеродните влакна в аерокосмическия сектор се разширява, като последните разработки включват използването му в перки на хеликоптери за потенциални кацания на Марс. Хеликоптерът "Ingenuity" на НАСА за Марс в момента изследва кратера Jezero на Марс, а междувременно инженерите на НАСА тестват остриета от въглеродни влакна на Земята за следващото поколение хеликоптери на Марс. Очаква се тези хеликоптери да надминат представянето на Ingenuity в бъдещите мисии на Марс, особено мисията за връщане на проби от Марс, планирана за 2030-те години.
Атмосферното налягане и повърхностната гравитация на Марс са съответно по-малко от 1% и една трета от земните. Поради това изключително ниско повърхностно налягане, скоростта на въртене на хеликоптера "Ingenuity" (rpm) варира от 2400 до 2900 за поддържане на полет на Марс, значително по-висока от 500 до 600 rpm, необходими за хеликоптери на Земята.
Хеликоптерът Ingenuity Mars разполага с четири перки от въглеродни влакна, образуващи два противоположно въртящи се ротора, всеки с обхват от 1,2 метра и работещи при гореспоменатите обороти в минута. Освен това, докато Ingenuity тежи приблизително 1,8 килограма на Земята, теглото му на Марс е само 0.68 килограма, поради гравитацията на Марс, която е една трета от тази на Земята.
За следващото поколение хеликоптери на Марс Лабораторията за реактивни двигатели (JPL) на НАСА в Пасадена конструира перки, които са с 10 сантиметра по-дълги от тези на Ingenuity, с различен дизайн и повишена здравина.
Предимства на въглеродните влакна в аерокосмическите приложения:
1. Висока специфична якост и твърдост: Композитите от въглеродни влакна са известни с изключителното си съотношение здравина към тегло, което позволява на аерокосмическите инженери да проектират леки конструкции без компромис със здравината, като по този начин подобряват горивната ефективност и цялостната производителност.
2. Твърдост: Въглеродните влакна по своята същност притежават твърдост, осигурявайки отлична структурна цялост, което е от решаващо значение в космическите приложения, където компонентите трябва да поддържат формата си при аеродинамични и механични натоварвания и да издържат на деформация.
3. Устойчивост на умора: Композитите от въглеродни влакна проявяват отлична устойчивост на умора, което ги прави подходящи за компоненти, подложени на циклично натоварване, като структури на крила и фюзелаж, увеличавайки продължителността на живота и издръжливостта на аерокосмическите структури.
4. Устойчивост на корозия: За разлика от металите, въглеродните влакна не корозират, което е предимство за аерокосмически приложения, често изложени на сурови условия на околната среда, като големи височини и променливи температури.
5. Гъвкавост на дизайна: Композитите от въглеродни влакна могат да бъдат формовани в сложни форми, предлагайки по-голяма гъвкавост на дизайна, особено полезно в космическото пространство, където аеродинамичните и структурни съображения често изискват сложни и рационализирани дизайни.
6. Електрическа проводимост: Въглеродните влакна притежават електрическа проводимост, което е от полза за определени космически приложения, тъй като може да се използва за разсейване на статично електричество и електромагнитни смущения, осигурявайки допълнителна функционалност при проектирането на самолети.
7. Термична стабилност: Композитите от въглеродни влакна показват добра термична стабилност, което им позволява да издържат на високи температури без значително влошаване, критична характеристика за космически приложения, където компонентите могат да бъдат изложени на изключително гореща среда по време на полет.
8. Намалени разходи за поддръжка: Издръжливостта и устойчивостта на корозия на композитите от въглеродни влакна спомагат за намаляване на разходите за поддръжка на аерокосмическите компоненти през техния експлоатационен живот, като удължават интервалите за поддръжка и подобряват надеждността.
