在航空航天领域的碳纤维复合材料制品应用是什么样的呢?

　　在航空航天领域传统的采用多采用金属材料，因为高强度、耐高温、高比模量等特征非常好的保证了我们在航空航天领域的研发和科技的推动。那在航空航天领域中研究发现，如果能够减重1千克，大约能够节省下1万美元的燃料，那在材料使用上面的科研就是我们研发的方向，还能非常好的提升火箭、飞船的负荷质量，所以对于航空航天材料的重量和质量是非常值得去关注的点。

　　在航空航天领域还有一个非常重要的点就是耐高温性能，碳纤维复合材料是通过碳纤维束和树脂进行预浸到固化形成碳纤维预浸料，那在这个过程中，为了更好的保证碳纤维复合材料耐高温的性能，就可以进行树脂添加物，碳纤维遥控模型，使得成型后的碳纤维制品具备非常好的耐高温性能。

　　在整个航空航天材料的选择上面就需要有重量轻、强度高、耐高温、变形小的特点，这一系列的特征都指向了碳纤维复合材料，当然钛合金也可以，但是钛合金的资源太少，这也是为什么国家大力扶持碳纤维企业的原因，在国外技术不共享的情况，国内大力推进碳纤维复合材料研发的重要原因。

　　那碳纤维在航空航天领域的应用中，大尺寸的碳纤维还没有生产的先例，碳纤维遥控模型厂家，现在主要是进行一些小零部件的生产，然后进行机加工组装，常见的有飞机尾翼，利用蒙皮进行长桁组成，通过模具使得碳纤维制品进行组合在一起，然后再进行热压罐成型。

　　除了飞机尾翼，还有非常平尾、垂尾等。那在航空航天领域，我们被广泛运用的有整流罩、前缘、舱门以及内部的材料选用，很好的保证了航空飞船的性能表现，在一定程度上减少了整体的重量，那在航天飞船的桶身应用，采用多段桶身的生产后，然后进行组成，从而生产出碳纤维复合材料的航空壁体，在这个过程中特别重要的地方就是衔接处。

快递在具体的实际应用中还存在着许多问题，比如安全问题，在设计方面这就是个难题，洛桑联邦理工学院推出了一款新型，一次飞行距离可达2千米，专门用来投送不超过500克的包裹。这款能自动避让障碍物，能飞到不平整甚至陡峭的目的地。它是它自带保护笼，保护笼由碳纤维材料构成，在飞行过程中整个和包裹都处于保护笼中，如果途中遇到任何意外，保护笼都可以起到很好的防护作用；它还能保护收件人不被旋转中的螺旋桨伤到，因为整个螺旋桨结构都处于保护笼内部，而内置的电路会确保只有螺旋桨停止转动后，保护笼才会收起。保护笼的结构参考折纸概念设计，可以一步折叠、快速收起。收起后的体积将缩小92%，可以轻易放入普通背包中。       

 上述的虽然在安全上有所保障，但是荷载过小，远远不能满足绝大多数的快递运送需求。可运送10公斤以内货物，飞行高度达到300米—500米之间是国内快递对的基本要求。       

 除了安全问题和荷载能力，还有一个续航能力的问题。目前用于物流的分为油、电两种，使用较多的还是电力。首先，电力价格相对较便宜，售价在几千至上万元不等。燃油的价格则在几万甚至十几万元之间。同时，碳纤维遥控模型生产厂家，燃油体型较大、不太灵活，在物流领域中较少使用。从目前正在推广应用的电力来看，平均充电一次后，10分钟可以飞行10公里左右。也就是说，考虑到回程，电力的运送范围在5公里以内。如果作为使用高频率的快递，这种续航能力是远远不够的，不能只送2-3个包裹后，就要充电才能继续使用。

自动铺丝技术是在纤维缠绕和自动铺带技术的基础上发展起来的一种复合材料成型技术，对降低碳纤维复合材料构件制造成本，来样加工碳纤维遥控模型，提高生产效率和构件性能方面具有极大的作用。       

与一般的碳纤维复合材料成型技术相比，自动铺丝技术可以实现每一根丝束的独立夹紧、切断和重送，甚至是每个丝束都能有各自的铺放速度，并根据构件形状自动切纱以适应边界，减小废料率，并通过局部加厚、加筋、开口铺层补强等方式满足多种设计要求，适应大曲率复杂构件的自动化成型，特别适合带窗口的机身段、机翼大梁及带凹凸面的翼面铺放。      

 但是国内在该方面的技术起步很晚，南京航空航天大学在“九五”期间才开始调研该项目，后来，哈尔滨工业大学、武汉理工大学、北京航空制造工程研究所等才陆续着手该技术的相关研究。      

 而国外在该技术方面起步较早，美国在上世纪70年代就开始了自动铺丝技术的研究，经过几十年的发展，该技术在美国和欧洲的航空工业中得到了成熟和广泛的应用，例如波音B787“梦想”飞机在机身、机翼、垂尾、平尾、地板梁、后承压框等部位中大量使用了碳纤维复合材料，其中机身高达23%部分的碳纤维复合材料就是采用自动铺料技术完成的。       

目前国内的、复杂曲面的碳纤维复合材料构件基本上仍以手工铺叠为主，自动铺丝技术只在大飞机项目中的部位如碳纤维复合材料翼梁中得到使用，至于自动铺放设备的研制和实际应用基本上还还处于刚起步的阶段，这种状况极大地制约了碳纤维复合材料结构件在航空领域的大规模应用。

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