長纖連續碳纖維增強熱塑性復合材料在航空航天領域中的應用表現

　　隨著材料科學的技術提升，復合材料在許多領域中占據重要地位。在航空航天領域中，碳纖維復合材料是一種被廣泛應用的材料，它能夠有效提升航空航天的質量和水平，為航空航天的發展提供技術支持和原材料保證。然而，由于環境污染和可持續發展問題的關注，已經廣泛應用的碳纖維熱固性樹脂復合材料受到了一定程度的沖擊。因此，人們開始關注具有韌性、耐腐蝕性、可回收性、穩定性和耐久性的長纖連續碳纖維增強熱塑性復合材料。 　　長纖連續碳纖維增強熱塑性復合材料概述與優勢
　　長纖連續碳纖維增強熱塑性復合材料是一種以熱塑性樹脂為基體、以長纖連續碳纖維為增強體制成的復合材料。與傳統的熱固性復合材料相比，它們在許多方面具有顯著的特點。在“十三五”期間，我國提出了大力發展國產碳纖維的科學技術目標，這對于提高我國碳纖維性能和碳纖維產業化具有重大的戰略意義。碳纖維性能的提高意味著航天飛行器在極端環境下的安全性能將得到提升。
　　與碳纖維熱固性樹脂基復合材料相比,碳纖維熱塑性樹脂基復合材料具有以下特點
　　具有較高的抗沖擊韌性和耐疲勞損傷性能。熱塑性復合材料以韌性良好的線形高分子聚合物為基體材料,使得其具有優異的抗沖擊性能和抗損傷性能。
　　具有成型周期短、生產效率高的特性。熱塑性復合材料的加工過程是一個加熱熔融變形、 冷卻固化的物理過程,成形周期-般只需幾分鐘。
　　沒必要在低溫下存放,且存儲條件要求低。在通常條件下,熱塑性樹脂一般不會產生化學反應,因此對存儲條件無限制,使得存儲費用低。
　　熱塑性碳纖維復合材料可重復加工成形,廢品和邊角余料能向收利用。 　　長纖連續碳纖維增強熱塑性復合材料在航空航天領域中的應用現狀
　　1.C-130運輸機飛機起落架艙門，具有非常高的韌性表現，能夠有效的防止沙石顆粒物的沖擊損傷。
　　2.CH-53K直升機貨箱地板，采用電磁感應熔焊技術，減輕重量使得直升機的有效載重跟容量變大。
　　3.A350XWB/A400M飛機承力結構件，壓力艙壁板通過加強肋的方式，省去了鉆孔鉚接的流程，既降低了飛機重量又有效的提高了整個的強度剛度性能。
　　4.波音737飛機座椅框，跟傳統的鋁座椅框相比降低20%的重量，每個座椅就能節省1000美元的燃料損耗。
　　5.C919客機雷達罩、機翼前后緣、尾翼，很好的降低了全級結構總重，有效的降低了燃油。 　　長纖連續碳纖維增強熱塑性復合材料在航空航天領域未來展望
　　目前通過熱塑碳纖維復合材料飛機的成功研制可充分表明該項材料在航空航天領域中的可行性。但是要想將其全面應用到該領域中,還需要不斷研討。比如說到底用哪種設計準則比較適合飛機火箭部分材料的設計,亦或部件連接應該用什么方案是最優的都是值得思考的問題。
　　其次飛機屬于一個龐大的結構,如何做到用更好的方案實現飛機的系統結合,這些都是需要繼續研究的內容。此外成本是制約熱塑性碳纖維復合材料推廣使用的關鍵,如果價格居高不下,也很難進行該材料的持續推廣,所以持續快速地發展碳纖維復合材料產業鏈,對推廣碳纖維復合材料在航空航天領域的使用具有一定幫助。
　　另一方面還需要繼續開展熱塑性碳纖維復合材料的基礎性研究，復合材料與金屬材料不同,它具有獨立的特性,所以在設計的時候要盡量實現結構的整體化設計,簡化結構、進一步降低重量,實現快速質量生產,滿足用戶的需求。目前軌道車輛仍然缺乏適合的標準體系,比如材料評價標準、計算驗證標準、生產工藝標準、質量檢測標準以及運用維護標準等,碳纖維復合材料的應用實際上還缺乏一定依據 ,并不規范化和系統化,如果繼續進行改善,必將促進我國航空航天業的發展。推薦閱讀：熱塑性碳纖維的長切與短切對比
　　包括向智能化制造技術發展方向。結合目前先進的數字化技術,發展設計與制造一體化的生產技術。著力發展制造工藝方面的仿真技術,實現虛擬制造,從而優化制造工藝。