长纤连续碳纤维增强热塑性复合材料在航空航天领域中的应用表现

　　随着材料科学的技术提升，复合材料在许多领域中占据重要地位。在航空航天领域中，碳纤维复合材料是一种被广泛应用的材料，它能够有效提升航空航天的质量和水平，为航空航天的发展提供技术支持和原材料保证。然而，由于环境污染和可持续发展问题的关注，已经广泛应用的碳纤维热固性树脂复合材料受到了一定程度的冲击。因此，人们开始关注具有韧性、耐腐蚀性、可回收性、稳定性和耐久性的长纤连续碳纤维增强热塑性复合材料。

　　长纤连续碳纤维增强热塑性复合材料概述与优势

　　长纤连续碳纤维增强热塑性复合材料是一种以热塑性树脂为基体、以长纤连续碳纤维为增强体制成的复合材料。与传统的热固性复合材料相比，它们在许多方面具有显著的特点。在“十三五”期间，我国提出了大力发展国产碳纤维的科学技术目标，这对于提高我国碳纤维性能和碳纤维产业化具有重大的战略意义。碳纤维性能的提高意味着航天飞行器在极端环境下的安全性能将得到提升。

　　与碳纤维热固性树脂基复合材料相比,碳纤维热塑性树脂基复合材料具有以下特点

　　具有较高的抗冲击韧性和耐疲劳损伤性能。热塑性复合材料以韧性良好的线形高分子聚合物为基体材料,使得其具有优异的抗冲击性能和抗损伤性能。

　　具有成型周期短、生产效率高的特性。热塑性复合材料的加工过程是一个加热熔融变形、 冷却固化的物理过程,成形周期-般只需几分钟。

　　没必要在低温下存放,且存储条件要求低。在通常条件下,热塑性树脂一般不会产生化学反应,因此对存储条件无限制,使得存储费用低。

　　热塑性碳纤维复合材料可重复加工成形,废品和边角余料能向收利用。

　　长纤连续碳纤维增强热塑性复合材料在航空航天领域中的应用现状

　　1.C-130运输机飞机起落架舱门，具有非常高的韧性表现，能够有效的防止沙石颗粒物的冲击损伤。

　　2.CH-53K直升机货箱地板，采用电磁感应熔焊技术，减轻重量使得直升机的有效载重跟容量变大。

　　3.A350XWB/A400M飞机承力结构件，压力舱壁板通过加强肋的方式，省去了钻孔铆接的流程，既降低了飞机重量又有效的提高了整个的强度刚度性能。

　　4.波音737飞机座椅框，跟传统的铝座椅框相比降低20%的重量，每个座椅就能节省1000美元的燃料损耗。

　　5.C919客机雷达罩、机翼前后缘、尾翼，很好的降低了全级结构总重，有效的降低了燃油。

　　长纤连续碳纤维增强热塑性复合材料在航空航天领域未来展望

　　目前通过热塑碳纤维复合材料飞机的成功研制可充分表明该项材料在航空航天领域中的可行性。但是要想将其全面应用到该领域中,还需要不断研讨。比如说到底用哪种设计准则比较适合飞机火箭部分材料的设计,亦或部件连接应该用什么方案是最优的都是值得思考的问题。

　　其次飞机属于一个庞大的结构,如何做到用更好的方案实现飞机的系统结合,这些都是需要继续研究的内容。此外成本是制约热塑性碳纤维复合材料推广使用的关键,如果价格居高不下,也很难进行该材料的持续推广,所以持续快速地发展碳纤维复合材料产业链,对推广碳纤维复合材料在航空航天领域的使用具有一定帮助。

　　另一方面还需要继续开展热塑性碳纤维复合材料的基础性研究，复合材料与金属材料不同,它具有独立的特性,所以在设计的时候要尽量实现结构的整体化设计,简化结构、进一步降低重量,实现快速质量生产,满足用户的需求。目前轨道车辆仍然缺乏适合的标准体系,比如材料评价标准、计算验证标准、生产工艺标准、质量检测标准以及运用维护标准等,碳纤维复合材料的应用实际上还缺乏一定依据 ,并不规范化和系统化,如果继续进行改善,必将促进我国航空航天业的发展。

　　包括向智能化制造技术发展方向。结合目前先进的数字化技术,发展设计与制造一体化的生产技术。着力发展制造工艺方面的仿真技术,实现虚拟制造,从而优化制造工艺。