Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffe

Die Anwendung und Forschung von Verbundwerkstoffen im Bereich der Luft- und Raumfahrt hat das Entwicklungstempo in diesem Bereich revolutioniert. Trotz einer Geschichte von etwas mehr als 20 Jahren weisen sie enorme Vorteile gegenüber traditionellen metallischen Materialien auf.

Im Bereich der Zivilluftfahrt haben weltweit renommierte Zivilflugzeughersteller wie Boeing und Airbus erhebliche Fortschritte bei der Verwendung von Verbundwerkstoffen gemacht. In Boeing's production of the B777 passenger aircraft, composites account for 9% of the total aircraft structure weight, while in the B787 aircraft, carbon fiber-reinforced composites and glass fiber-reinforced materials constitute 50% of the total aircraft structure weight, leading to erhebliche Kraftstoffeinsparungen. Darüber hinaus enthält Airbus A350XWB-Flugzeuge in Komponenten wie Rumpfplatten, Frames, Fensterrahmen und Kabinentüren, wobei das Wartungsintervall des Flugzeugs von 6 bis 12 Jahren erheblich verlängert wird, wodurch die Wartungskosten für die Kunden erheblich reduziert werden.

Im Sektor der Militärluftfahrt wurden seit Mitte der 1970er Jahre zusammengesetzte Materialien in Komponenten wie vertikalen Stabilisatoren und horizontalen Schwanzoberflächen von Militärflugzeugen wie F-15, F-16, MiG-29, Mirage 2000, F. /A-18 unter anderem. Anschließend wurden Verbundwerkstoffe in kritischen tragenden Bestandteilen von Militärflugzeugen wie Flügeln und Rumpf in Flugzeugen wie AV-8B, B-2, F/A-22, F/A-18E/F, F-35, verwendet, wurden in den kritischen Tragstücken verwendet. Rafale, Jas-39, Typhoon, S-37, reduzierter Flugzeuggewicht und erheblich verbesserte BetriebFähigkeiten.

Im Bereich unbemannter Luftfahrzeuge haben die einzigartigen Vorteile von Drohnen im modernen Kriegsführung einen raschen Anstieg der Nachfrage angeheizt. Die Flügel, Schwanzabschnitte, Motorhalzblenden und die hintere Rumpf der erweiterten RQ-4 Global Hawk Reconnaissance-Drohne aus den Vereinigten Staaten sind alle aus Verbundwerkstoffen gebaut. Darüber hinaus enthält Chinas DJI MavicPro -Drohne ausgiebig Verbundwerkstoffe in ihre Flugzeugzelle.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Flugzeugen mit festem Flügel arbeiten Hubschrauber mit langsameren Geschwindigkeiten, niedrigeren Höhen und sind harte Bedingungen wie Luftfeuchtigkeit, Trockenheit und Sandstürme ausgesetzt, die eine größere Wetterbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus ihren Strukturen erfordern. Darüber hinaus erfordern die Rotorblätter von Hubschrauber Materialien mit hoher Müdigkeitsbeständigkeit. Aufgrund ihrer hervorragenden Ermüdungsbeständigkeit, Vibrationsdämpfungseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit sind Verbundwerkstoffe für Strukturkonstruktionen in Hubschrauber gut geeignet.

Im Bereich der Luft- und Raumfahrtmotoren, die für ihre technischen Komplexität und ihre langwierigen Entwicklungszyklen bekannt sind, werden sie als Kronjuwel der Branche gefeiert. Zu den Zielen, die bei der Gestaltung von Zivilluftfahrtmotoren verfolgt werden, gehören hohe Verhältnisse über das Gewicht zu Gewichten, einen niedrigen Kraftstoffverbrauch, ein verringertes Lärm und minimale Emissionen. Um diese Ziele zu erreichen, haben Verbundmaterialien eine weit verbreitete Anwendung in Zivilluftfahrtmotoren gefunden.

Auf dem Gebiet der Trägerstärkefahrzeuge haben Verbundmaterialien ebenfalls eine umfassende Verwendung gefunden. Durch die Verwendung von Verbundwerkstoffen können Raketen ihr strukturelles Gewicht reduzieren und gleichzeitig Kraft und Steifigkeit sicherstellen und so die Nutzlastfähigkeiten verbessern. Beispiele sind die Japans M-5-Rakete, die Frankreichs Ariane 2 Rocket, das European Vega Satellite-Trägerfahrzeug und die US-amerikanische Atlas V-Rakete, die alle Verbundwerkstoffe nutzen.

In der Satellitendomäne werden hochmodulus Carbonfaserverstärkte Verbundwerkstoffe im Aufbau von Satellitenstrukturen, Solarpanel-Arrays und Antennen häufig eingesetzt, wodurch das immense Potenzial und der Wert von Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrtindustrie weiter unterstreicht.