Kohlefaserverbundwerkstoffe können in großem Umfang in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden, nicht nur weil sie das Ziel der Verringerung des Flugzeuggewichts, der Energieeinsparung und der Verbesserung der Reisefähigkeit erreichen können, sondern auch aufgrund ihrer hohen physikalischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und andere physikalische und chemische Eigenschaften. .
Im Jahr 2015 erreichte die Nachfrage nach Carbonfasern in der Luftfahrtindustrie 17.800 Tonnen, von denen nur 68% der Nachfrage nach Verkehrsflugzeugen die größte Nachfrage nach Carbonfasern in der Luftfahrtindustrie darstellte. In Verbindung mit der Entwicklung der globalen Kohlenstofffaser und der Nachfrage nach Kohlenstofffasern in der Luft- und Raumfahrtindustrie könnte die Nachfrage im Jahr 2020 27.000 Tonnen erreichen. Die Nachfrage nach Militärflugzeugen und Verkehrsflugzeugen lag 2011 bei 7.010 Tonnen und stieg 2015 auf 14.100 Tonnen mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 16,9%. Es wird erwartet, dass die Nachfrage bis 2020 auf 19.600 Tonnen steigen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,4. %.
Die Nachfrage nach Carbonfasern in der Luft- und Raumfahrtindustrie beruht hauptsächlich auf zwei Hauptaspekten. Der eine ist der zunehmende Anteil der verwendeten Kohlefaserverbundwerkstoffe, der andere sind neue Flugzeugbestellungen. Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach Kohlenstofffasern in der Luft- und Raumfahrt bis 2020 27.000 Tonnen erreichen wird.
In der zivilen Luftfahrt wurden Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe erstmals seit den 1970er Jahren auf einige Sekundärstrukturen in Flugzeugen angewendet, wie z. B. Verkleidungen, Steuerpulte und Kabinentüren; Der Einsatz von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen ist seit fast drei Jahrzehnten allmählich in den Markt eingetreten. , der Rumpf und andere große Kraft, große Größe der Haupttragstruktur.
Gegenwärtig sind die beiden größten Passagierflugzeuge der Welt, Boeing und Airbus, mit einer Kohlenstofffaserstruktur ausgestattet, mit einer durchschnittlichen Gewichtsreduktion von 20% und Treibstoffkosten von 20%. Unter ihnen sind die Boeing 787 und der Airbus A350 am auffälligsten, und die Boeing 787 hat einen CFK mit Kohlenstofffaserverstärkung von 55% des Gewichts. Der Airbus A350 verbraucht 53% des Gewichtes des CFK.
In der militärischen Luftfahrt haben Kohlefaserverbundwerkstoffe im In- und Ausland volle Aufmerksamkeit erhalten. Gegenwärtig sind Verbundmaterialien auf die Leistung des Rumpfes, des Hauptflügels, des Seitenleitwerks, des flachen Schwanzes und der Haut angewendet worden, was eine wesentliche Rolle bei der Gewichtsreduzierung gespielt hat. Nach Angaben der China Society for Materials Research kann die Verwendung von zusammengesetzten vorderen Rumpfsektionen die Masse um 31,5% im Vergleich zu Metallstrukturen reduzieren, Teile um 61,5% reduzieren und Befestigungsmittel um 61,3% reduzieren. Zum Beispiel erhöhen die Vereinigten Staaten weiterhin den Einsatz von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen in fortgeschrittenen Kampfflugzeugen, von 2% für F-15E, 19% für F-18E bis hin zu 24% Kohlefaser-Verbundstoffen für die vierte Generation des Jagdflugzeugs F-22.
In den letzten Jahren haben sich UAVs, einschließlich unbemannter Kampfflugzeuge (UCAV), schnell entwickelt. Aufgrund der geringen Kosten, des geringen Gewichts, der hohen Mobilität, der großen Überlastbarkeit, der hohen Tarnung und der weitreichenden technischen Eigenschaften haben sie sich entschieden, das Gewicht zu reduzieren. Dringende Nachfrage, der Anteil von Verbundwerkstoffen ist grundsätzlich der höchste unter allen Flugzeugen. Das GlobalHawk-Langstrecken-Unbemanntes Aufklärungsflugzeug teilt 65% der Verbundwerkstoffe, und die Menge der fortschrittlichen UAV-Verbundwerkstoffe nimmt ständig zu. 90% der Verbundmaterialien werden auf X-45C, X-47B, "Neuron" und "Raytheon" verwendet. In den letzten Jahren wurden Drohnen neben ihrer weitverbreiteten Verwendung für militärische Zwecke immer häufiger in zivilen Bereichen wie Katastrophenschutzpatrouillen, Umweltüberwachung, geodätischer Luftfotografie und meteorologischer Beobachtung eingesetzt. Da diese Flugzeuge nach und nach Massenproduktion produzieren, existieren Verbundwerkstoffe. Die auf der menschlichen Maschine verwendete Menge wird weiter zunehmen.
Im Bereich Luft- und Raumfahrt erfüllen Carbonfaser-Verbundwerkstoffe nicht nur die Anforderungen der Luft- und Raumfahrttechnik zur Qualitätsminderung von Strukturwerkstoffen, sondern erfüllen auch die Anforderungen an hohen spezifischen Modul und hohe spezifische Festigkeit von Konstruktionswerkstoffen, sind leistungsfähig und funktional gestaltbar, und sind weit verbreitet. Zusätzlich kann die Trägerrakete für jedes Kilogramm verlorenes Gewicht um 500 Kilogramm reduziert werden. Daher werden fortschrittliche Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe üblicherweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. Die Satellitenstrukturqualität in den Vereinigten Staaten und Europa beträgt weniger als 10% des Gesamtgewichts. Der Grund ist, dass Hochleistungsverbundwerkstoffe weit verbreitet sind. Gegenwärtig haben Satelliten-Mikrowellen-Kommunikationssysteme, Energiesysteme und verschiedene stützende Strukturkomponenten im wesentlichen Verbundmaterialien erhalten. In Bezug auf Trägerraketen und strategische Raketen wurden Kohlefaserverbundwerkstoffe gut angewendet und für ihre hervorragende Leistung entwickelt. Sie wurden erfolgreich in den Trägerraketen "Pegasus", "Delta", "Trident" II (D5) eingesetzt. Modelle wie "Gnome" -Raketen; Die strategischen Interkontinentalraketen MX der USA und die strategischen Raketen der russischen strategischen Raketen "Baiyang" M verwenden alle fortschrittliche Trägerraketen aus Kompositmaterial.
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