Aplikace uhlíkových vláken se rozšiřují na lopatky leteckých vrtulníků a potenciální přistání na Marsu
Dne 21. ledna bylo dosaženo významného milníku úspěšnou výrobou 131-metrové lopatky pobřežní větrné turbíny společností Sany Heavy Energy v průmyslovém parku Bayan Nur Zero Carbon Digital. Tato lopatka, která využívá 48K velké koudelové vysoce výkonné uhlíkové vlákno (CF) s mokrým předením suchým paprskem od společnosti ZF Godeagle, nejenže vytváří nový rekord pro nejdelší lopatku větrné turbíny na světě, ale také znamená významný průlom pro domácí výrobu. dry-jet mokro-přádání 48K velký vlek CF v dodávce nožů nad 100 metrů.
Použití uhlíkových vláken v leteckém sektoru se rozšiřuje, s nedávným vývojem včetně jeho použití v lopatkách vrtulníků pro potenciální přistání na Marsu. Vrtulník NASA "Ingenuity" Mars v současné době zkoumá kráter Jezero na Marsu a mezitím inženýři NASA testují na Zemi lopatky z uhlíkových vláken pro příští generaci vrtulníků Mars. Očekává se, že tyto helikoptéry předčí výkon Ingenuity v budoucích misích na Mars, zejména v misi s návratem vzorku na Mars plánovanou na třicátá léta 20. století.
Atmosférický tlak a povrchová gravitace na Marsu jsou menší než 1 % a jedna třetina zemského. Kvůli tomuto extrémně nízkému povrchovému tlaku se rychlost rotace (ot./min.) vrtulníku „Ingenuity“ pohybuje v rozmezí 2400 až 2900 pro udržení letu na Marsu, což je výrazně více než 500 až 600 otáček za minutu, které vyžadují vrtulníky na Zemi.
Vrtulník Ingenuity Mars je vybaven čtyřmi lopatkami z uhlíkových vláken, které tvoří dva protiběžné rotory, každý o rozpětí 1,2 metru a pracující při výše zmíněných otáčkách. Kromě toho, zatímco Ingenuity váží na Zemi přibližně 1,8 kilogramu, jeho hmotnost na Marsu je pouze 0,68 kilogramů, protože gravitace Marsu je třetinová oproti Zemi.
Laboratoř Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA v Pasadeně pro příští generaci vrtulníků Mars konstruuje lopatky, které jsou o 10 centimetrů delší než lopatky Ingenuity, s různými konstrukcemi a zvýšenou pevností.
Výhody uhlíkových vláken v leteckých aplikacích:
1. Vysoká měrná pevnost a tuhost: Kompozity z uhlíkových vláken jsou známé svým výjimečným poměrem pevnosti k hmotnosti, což leteckým inženýrům umožňuje navrhovat lehké konstrukce bez kompromisů v pevnosti, čímž se zlepšuje spotřeba paliva a celkový výkon.
2. Tuhost: Uhlíkové vlákno má ze své podstaty tuhost a poskytuje vynikající strukturální integritu, která je zásadní v leteckých aplikacích, kde si součásti potřebují zachovat svůj tvar při aerodynamickém a mechanickém zatížení a odolávat deformaci.
3. Odolnost proti únavě: Kompozity z uhlíkových vláken vykazují vynikající odolnost proti únavě, díky čemuž jsou vhodné pro součásti vystavené cyklickému namáhání, jako jsou konstrukce křídel a trupu, čímž se prodlužuje životnost a odolnost leteckých konstrukcí.
4. Odolnost proti korozi: Na rozdíl od kovů uhlíkové vlákno nekoroduje, což je výhodné pro letecké aplikace, které jsou často vystaveny drsným podmínkám prostředí, jako jsou vysoké nadmořské výšky a různé teploty.
5. Flexibilita designu: Kompozity z uhlíkových vláken lze tvarovat do složitých tvarů, což nabízí větší flexibilitu designu, což je výhodné zejména v letectví, kde aerodynamické a konstrukční aspekty často vyžadují složité a efektivní návrhy.
6. Elektrická vodivost: Uhlíkové vlákno má elektrickou vodivost, která je výhodná pro určité letecké aplikace, protože může být použita k rozptýlení statické elektřiny a elektromagnetického rušení, což poskytuje další funkce v konstrukci letadel.
7. Tepelná stabilita: Kompozity z uhlíkových vláken vykazují dobrou tepelnou stabilitu, která jim umožňuje odolávat vysokým teplotám bez významné degradace, což je kritická vlastnost pro letecké aplikace, kde mohou být součásti během letu vystaveny extrémně horkému prostředí.
8. Snížené náklady na údržbu: Trvanlivost a odolnost proti korozi kompozitů z uhlíkových vláken pomáhá snižovat náklady na údržbu leteckých součástí po dobu jejich životnosti, prodlužuje intervaly údržby a zlepšuje spolehlivost.
