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航天业

保持俄罗斯在航空业的领先位置

产业

航空业的发展速度高于其它工业领域,对于任何国家来说都具有全面的经济和科学意义。现代航天航空企业深入使用前沿科技成果,生产不断更新。

使用复合材料有助于优化宇宙火箭飞行器的运行特性。

俄罗斯现代宇宙火箭技术及设备的发展

使用碳纤维复合材料的优势

得益于高比强度、高耐高温性,高抗震性和低比重,碳纤维复合材料在航空航天技术中被广泛使用。


在航空业使用碳纤维复合材料能够降低成品的重量,从而降低操作消耗和燃油消耗。

  • 高强度
  • 高刚性
  • 轻重量
  • 耐高温性、耐磁波性、和耐辐射性
  • 高耐蚀性
  • 抗震性

在航空业使用以碳纤维为基础的复合零件的优势


比标准类型的钢铁强度高数倍


碳纤维复合材料制造的接合处的可靠性比黄铜、铝、 镍、铜、不锈钢材料高数倍


碳纤维和其他材料技术参数比较:

纤维类型




拉伸强度,MPa 拉伸弹性模量, GPa 断裂伸长率, % 密度, g/cm3
碳纤维(以聚丙烯腈前体为基础) 高强度标准模量 3500-5000 200-280 1.4-2.0 1.75-1.80
高强度中等模量 4500-7000 280-325 1.7-2.1 1.73-1.81
高模量 3500-5000 325-450 0.7-1.4 1.75-1.85
超高模量 2500-4000 450-600 0.7-1.0 1.85-1.95
玻璃纤维 E-玻璃 2500-3800 70-75 4.5-4.7 2.5-2.7
S-玻璃 4000-4500 80-90 5.0-5.3 2.5
有机纤维 芳纶纤维 3000-3600 60-180 2.4-3.6 1.45
聚乙烯纤维 200-3000 5-170 3-80 0.96
钢纤维 高强度 1200-2800 200 3.5 7.8
防锈 800-2000 190 3.0 7.8
玄武岩纤维 3000-4800 90-110 3.0 2.6-2.8
硼纤维 3500-4000 350-400 0.5-0.7 2.6

使用


碳纤维是现代航空业的传统材料,以碳纤维为基础制造机体零件和内部装潢零件。

得益于纤维构造,用碳纤维制作的零件能够重新分配内部压力,并抑制小型裂痕的扩散。也就是说,这样的零件比金属零件相比,更加不易损坏。除此之外,碳纤维复合材料还用于制作天线反射器、宇宙飞船横舱壁、转接模块,和组间构件、

5

碳纤维复合材料比钢铁轻5倍,比铝轻1,8倍


1,8

比铝轻1,8倍

Композит из углеволокна позволяет снизить вес космического изделия на 10-15%

历史

航空业促进了碳纤维复合材料批量生产的发展。上个世纪60年代,设计师们在寻找传统材料替代品时发现了碳纤维的有效性。碳纤维材料具有高耐高温性、高比强度、高刚性、耐受于各种环境的影响,且重量低。

使用碳纤维能够降低飞行器10–50 %的重量,并提高操作安全系数。

经验


俄罗斯的新型企业 – «Lin Industrial»公司致力于使用碳纤维制造10公斤以上私人超轻型火箭的研发。公司预计于2020年初发射第一枚火箭。这将为俄罗斯航空业带来新的机遇。

超轻型火箭在市场上的出现满足了无需等待计划性火箭发射即能够发射卫星至轨道的需求,和发射设备至不发送大型火箭的目标点的需求。

结论

宇宙火箭飞行器的复杂运行环境需要材料能够高负荷不间断使用。


碳纤维复合材料轻便、可靠、坚硬、耐受于攻击性试剂、耐辐射、耐高温的特性能够满足这些要求。