碳纤维航空航天

碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。将碳纤维复合材料应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上,可大大减轻重量,提高导弹的射程和突击能力,如美国80年代研制的洲际导弹三级壳体全都采用碳纤维和环氧树脂复合材料。碳纤维复合材料在新一代战斗机上也开始得到大量使用,如美国第四代战斗机F22采用了约为24%的碳纤维复合材料,从而使该战斗机具有超高音速巡航、超视距作战、高机动性和隐身等特性。美国波音推出新一代高速宽体客机的音速巡洋舰,约60%的结构部件都将采用强化碳纤维塑料复合材料制成,其中包括机翼。中国自行研制的碳纤维复合材料刹车预制件性能达到国际水平。采用这一预制件技术所制备的的国产碳和碳刹车盘已批量装备于国防重点型号的军用飞机,并在B757型民航飞机上使用,在其它机型上的使用也在实验考核中,并将向坦克、高速列车、高级轿车、赛车等推广使用。碳纤维比铝轻但强度相似。碳纤维在舰艇上也有重要的应用价值,可减轻舰艇的结构重量,增加舰艇有效载荷,从而提高运送作战物资的能力,碳纤维不存在腐蚀生锈的问题。 由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量,因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机以及卫星、火箭等宇宙飞行器,噪音小,而且因质量小而动力消耗少,可节约大量燃料。据报道,航天飞行器的质量每减少1kg,就可使运载火箭减轻500千克。

碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具实现“轻量化“的完美材料。航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多,新一代大型民用客机空客A380和波音787使用了约为50%的碳纤维复合材料。波音777飞机利用碳纤维做结构材料,包括水平和垂直的横尾翼和横梁称为重要结构材料,所以对其质量要求极其苛刻。波音787的机身也采用碳纤维,这使飞机飞得更快,油耗更低,同时能增加客舱湿度,让乘客更舒适。空客也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维,碳纤维将被大量应用在新型客机A380上。这使飞机机体的结构重量减轻了20%,比同类飞机可节省20%的燃油,从而大幅降低了运行成本、减少二氧化碳排放。
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