碳纤维性能优势
碳纤维材料质轻而高强,和金属材料相比,铝合金算是这一种常用的减重材料, 其密度约为2.7g/cm3 ,而碳纤维复合材料的密度仅有
1.7g/cm3 ,而强度比钢还要。同时,碳纤维具备纺织纤维的柔软性,能够采用一体成型工艺,减少零配件的使用,简化结构,减轻重量。
大多数金属材料的疲劳极限是其抗拉强度的30%- 50% ,而碳纤维复合材料的疲劳极限能够达到抗拉强度的70%-80% ,并且其抗拉强度要优于多数结构材料。和金属材料不同的是,碳纤维是-种非金属材料,电化学活性较低,耐腐蚀、防生锈,可以长时间使用。碳纤维的高强度可以抵抗飞行过程中受到的强度阻力,保证了安全性。同时碳纤维还具有吸能抗振、耐高温、抗老化、热膨胀系数小等一系列优点。
小型普遍具有载荷小、飞行高度低、 速度慢、续航时间短等性能劣势,因为作业环境复杂,机体的毁伤频率也比较高,传统的铝合等金属材质已经远远不能满足在性能方面的发展需求。碳纤维复合材料具有比强度和高比刚度,能大大减轻的机身重量,碳纤加工件,从而降低的载荷成本和增加的有效载荷量,延长机体的飞行距离和飞行时间,对结构的轻质化、小型化和化意义重大,成为新一代的理想材料。
从材料本身来说,使用碳纤维复合材料至少能比铝合金材料减重30%以上,但是在实际的应用中, 要想大化地体现出碳纤维复合材料的轻量化优势还需从以下几个方面着手。
1、利用铺层设计减重
2、利用夹芯结构减重
3、一体化成型工艺减重
从目前情况看,在上使用碳纤维复合材料是减轻机体重量和增强机身机翼结构强度的有效途径,但是这也需要适用于的碳纤维复合材料在材料设计及工艺体系方面进行配合,才能大化地体现和利用碳纤维复合材料的特殊优势。
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