简述碳纤维在直升机领域中的应用

民用航空飞机和直升机中碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)用量在不断增长,如美国波音787和欧洲空客A350XWB飞机中CFRP重量已经超过50%。

与金属铝、钛合金等传统航空用材料相比,CFRP性能优异是其获得广泛应用的关键,这些特性包括:轻质、高强、耐腐蚀性等,尤其是CFRP优异的耐疲劳性是使其成为直升机结构和飞机部件的首选材料。

在直升机中,CRFP获得广泛应用的实例包括新型Sikorsky CH-53K和空中客车直升机H160,其中CH-53K发布于2016年,是首款配备由CFRP制成的机身侧面机壳的CH-53机型,而2015年推出的H160成为含有完整CFRP机体的民用直升机。

为了充分发挥直升机结构中CFRP的潜力,必须使用复杂的制造技术。高压釜热固性预浸料技术是目前飞机和直升机结构复合零件的主要制造方法。这种制造工艺可提供较高的零件质量和高纤维体积分数,且能够生产复杂的整体零件,例如空客直升机H145 Fenestron ™ shroud.

纤维增强复合材料在直升机领域应用发展如下图所示,经过数十年发展,相比较于民用直升机中CFRP含量不足70%,目前CFRP在军用直升机结构材料中用量已经超过80%。

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