碳纤维复合材料在飞行器中的应用研究

  碳纤维复合材料主要是一种由碳元素组成的特殊性纤维,具有耐高温和耐摩擦以及导电和导热的性能。它与其他材料的主要区别是外形比较柔软,因此不但可以形成各种织物,而且在所含有的纤维轴方面还有较高的强度,更是因为比重小,所以比强度也更强。在上个世纪,碳纤维就用在了火箭、航天以及各种尖端性技术上,而且碳纤维与环氧树脂的结合,在航天领域发挥了极大的作用,使航天飞行器的重量极大的减少了。

  伴随科学技术的进步与发展,新型飞机对碳纤维复合材料的使用越来越多,其具有结构轻巧以及维修费用低的特点。碳纤维复合材料的增强体主要包含玻璃纤维、碳纤维以及芳纶纤维等等,这种材料最大的特点就质地轻薄,在力学性能方面有较为突出的比强度和比模度,这样有利于我国航天航空事业向着轻量化制造方面发展。

  在当前发展过程中,通用飞机使用碳纤维复合材料在所有材料中已经具备大约70%以上的含量。在飞机两翼以及操纵面和水平安定面上都是由此材料构成,其中,在腹板位置上使用了碳纤维的综合复合板,机身位置上,使用的是碳纤维复合材料夹层表面的蒙皮层和其他层纤维,排列机构需要按照飞机的载荷分布去确定和优化,一般会在飞机门窗的周围加入一定厚度的碳纤维材料,以此增加飞机门窗的强度中。

  某大型飞机艇筒外部的直径约为15米,总长度为60米,在整体的桁架构成中,基本抛出极少数的连接件以外,多数都会使用碳纤维复合材料。其中包含艇体前舱、后舱和简体,另外,发动机支架和吊舱结构骨架也是由碳纤维复合材料构成的。飞艇的尾翼 在飞机结构中具有重要位置,其主要是为了控制"飞机的稳定以及飞行过程中正确的姿态,如果飞艇遇到气流以后,飞艇尾翼会提供一种反 向的力矩,这样,在尾翼的以免就需要有更好的钢性结构来支持,尾翼使用碳纤维复合材料压板可以最大程度的减轻重量,达到钢性和强度的要求。

  综上所述,本文针对碳纤维复合材料在航天航空中的应用进行了分析和研究,特别是其在性能方面的优质性,因此无论是飞机的轻量化以及低成本的开发,都需要碳纤维复合材料的加入,这也是我国航天事业发展的关键,更是世界航天服务和探测的根本。