碳纖維復合材料在航模飛機上的應用

楊涔

摘要：隨著科技的發(fā)展與社會的進步，推動了我們國家航天航空領域發(fā)展的步伐，然而為了在一定程度上增強飛機的使用性能，在飛機生產(chǎn)過程中廣泛應用到碳纖維復合材料，碳纖維復合材料雖然具有耐高溫、持久性強等方面的優(yōu)勢，但是由于碳纖維材料價格昂貴，我們國家對于碳纖維復合材料的研發(fā)技術有限，也在一定程度上制約碳纖維復合材料發(fā)展的步伐。因此，有關研發(fā)人員必須要給予高度的重視，采取有效的措施，使得碳纖維復合材料的航模飛機領域達到理想的應用效果。本文將通過對碳纖維復合材料進行簡要介紹，進而碳纖維復合材料在航模飛機上的應用需求以及我們國家碳纖維復合材料發(fā)展的現(xiàn)狀進行闡述，以供參考。

關鍵詞：碳纖維復合材料；航模飛機；應用

社會的發(fā)展，推動了航模飛機發(fā)展的發(fā)展。在航模飛機生產(chǎn)過程中應用炭纖維復合材料雖然在性能以及使用壽命上得到了大大的提升，但是由于碳纖維復合材料價格相對比較昂貴，并且受到我們國家生產(chǎn)技術等方面制約，使得碳纖維復合材料發(fā)展步伐呈現(xiàn)出相對比較緩慢的發(fā)展狀態(tài)，因此，我們國家必須要加大的碳纖維復合材料的研發(fā)力度，使得碳纖維復合材料得到更好的推廣與使用。

1簡要介紹碳纖維復合材料

碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成的結構材料簡稱碳纖維復合材料。在復合材料大家族中，纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功，性能不斷得到改進，使其復合材料領域呈現(xiàn)出一派勃勃生機。碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，舉例來說耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。

2 碳纖維復合材料在航模飛機上的應用需求

由于碳纖維復合材料自身具有的獨特優(yōu)勢，在飛機制造行業(yè)得到了廣泛的應用，尤其是體積相對比較小的航模飛機，碳纖維復合材料是最佳的選擇。

2.1樹脂基碳纖維復合材料

碳纖維增強樹脂基復合材料作為碳纖維的一種，由于其具有化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、持久性強、強度大以及質(zhì)量輕等方面的優(yōu)勢，在各個領域中都得到了廣泛的應用。將碳纖維增強樹脂基復合材料在模型飛機的機體以及機翼上應用，可以使得航模飛機的質(zhì)量降低40%左右，與普通材料的航模飛機相比，其在爬行高度方面大大增強，大約是原來爬升高度的1.8倍。

2.2碳與碳復合材料的應用

碳是碳復合性材料得到一種增強劑，舉例來說碳布或者碳氈，以該種材料作為主要的增強劑的復合材料被稱作為碳與碳復合材料。這種材料主要是以碳元素為主，這種復合型材料不僅具有良好的熱導性，而且密度相對比較低。在高溫的條件下，碳與碳復合材料仍然具有較高的強度，并且其化學性質(zhì)相對比較穩(wěn)定。在航空航天的剎車系統(tǒng)廣泛的應用碳與碳復合型材料，同時在機翼與鼻錐上也應用到這種材料。并且碳與碳復合型材料由于具有的優(yōu)良特征，在民航事業(yè)與軍事事業(yè)上也得到了廣泛的應用。

與軍用民用飛機以及航空航天飛機相比，航模飛機在體積上相對比較小，工作環(huán)境相對比較好，并且飛行的時間相對比較短，將碳與碳復合材料應用到航模飛機上能夠使其的使用壽命大大提高，同時還能航模飛機的領域擴展氣溫相對比較高的惡劣環(huán)境中。

3 我們國家碳纖維復合材料發(fā)展的現(xiàn)狀

目前，隨著我們國家航天航空事業(yè)發(fā)展步伐的不斷加快，對碳纖維復合材料的需求量也在與日俱增，同時對碳纖維復合材料質(zhì)量也提出了更高的要求，使得碳纖維復合材料逐漸朝著多功能、低成本以及高性能化的方向發(fā)展，但是由于我們國家對于碳纖維復合材料的研究只是出于摸索的階段，并且于玻璃纖維相比，碳纖維應用成本相對比較高，很難得到大范圍的推廣，然而，為了很好的解決這一問題，必須要采取新進的生產(chǎn)工藝，進而降低碳纖維復合材料的成本，從目前的情況下，碳纖維材料不但價格未能降低，而且還呈現(xiàn)出上升的發(fā)展態(tài)勢，因此，有待對新技術的研究。

根據(jù)相關的調(diào)查研究表明，每年我們國家大約需要6500噸的碳纖維復合材料進行各種碳纖維制品的加工與制作，但是，從全世界的范圍上看，碳纖維的產(chǎn)量每年大約只有3.5萬噸，通過數(shù)據(jù)對比不難看出，我們國家每年大約消耗全球五分之一的碳纖維復合材料。與西方發(fā)達國家相比，我們國家的碳纖維技術水平相對比較落后，并且碳纖維復合材料的產(chǎn)量相對比較低，缺乏高質(zhì)量的碳纖維復合產(chǎn)品。除此之外，由于我們國家沒有相應的碳纖維知識產(chǎn)權，因此，我們國家的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模相對比較小，并且在生產(chǎn)質(zhì)量上也存在一定的欠缺，若想獲得高質(zhì)量的碳纖維復合材料只能依靠進口，這也在一定程度上增加了碳纖維材料的價格，制約碳纖維復合材料在我們國家各個領域的發(fā)展，基于此，我們國家的相關科研人員必須要加大對碳纖維復合材料的研發(fā)力度，推進我們國家碳纖維復合材料的發(fā)展步伐。

4 結語

綜上所述，碳纖維復合材料在航模飛機上應用具有諸多方面的優(yōu)勢，碳纖維不僅能夠使得航模飛機的質(zhì)量得到減輕，而且還能夠在一定程度上增加航模飛機的強度范圍，以碳纖維復合材料作為航模飛機的機身以及螺旋槳的制作，在增加模型飛機的強度的同時，減少航模飛機的質(zhì)量，使得航模飛機的體積變小，從而增強了直升機的爬升高度，延長了航模的使用時間，航模飛機在性能上得到大大的提升。

參考文獻：

[1]龔康，左彬，李琳，陳錫寶，王春健，張加波.航天器典型碳纖維復合材料零件加工方法研究[J].航天制造技術，2017（03）.8990.

[2][JP3]張昱煜，梁海朝，李強，水涌濤.碳纖維復合材料在航天大尺寸結構中的應用[J].軍民兩用技術與產(chǎn)品，2017（07）122123.[JP]

[3][JP2]陳旭輝，王新永，徐亮，韓軍，雷磊.低燒蝕碳/碳復合材料切削刀具適應性研究[J].宇航材料工藝，2015（05）.222223.[JP]

[4]于德昌，姜從典，李元珍，趙華.高速飛機碳纖維復合材料垂尾壁板的研制[J].航空材料，2016（02）.5657.