碳纤维应用拓展——航天直升机叶片，或登陆火星

　　美国国家航空航天局（NASA）的“机智”号火星直升机正在火星的杰泽罗陨石坑探索，与此同时，NASA的工程师们也在地球上测试碳纤维叶片，用于下一代火星直升机，这些直升机将在未来的火星任务中超越“机智”号的性能，特别是计划在2030年代实现的火星样本返回任务。

　　火星表面大气压力和表面重力分别只有地球表面的不到1%和三分之一，正是由于这种极低的表面压力，使得“机智”号的每分钟转速（rpm）在2400到2900之间才能在火星上飞行。这比地球上高得多，因为直升机通常只需要500到600rpm就能飞行。

　　“机智”号火星直升机采用了四片碳纤维叶片，组成了两个反向旋转的旋翼，意味着它们相互反向旋转，跨度为1.2米，如上说述转速在2400到2900rpm之间。此外，“机智”号在地球上的重量约为1.8公斤，但由于火星的重力只有地球的三分之一，“机智”号在火星表面的重量只有0.68公斤。

　　对于下一代火星直升机，NASA在帕萨迪纳的喷气推进实验室（JPL）的工程师们正在构造比“机智”号的叶片长10厘米的叶片，同时具有不同的设计和更高的强度。

　　碳纤维在航天领域有什么应用优势？

　　碳纤维复合材料在航空航天领域具备多种传统金属材料不具备的性能优势，在太空的恶劣环境中可以有效的发挥机械性能，并长久的使用下去。

　　1、高强度重量比：碳纤维复合材料以其卓越的强度重量比而闻名，这一特性使航空航天工程师能够在不影响强度的情况下设计轻质结构，从而有助于提高燃油效率和整体性能。

　　2、刚度：碳纤维本身就具有刚度，可提供出色的结构完整性，这种刚度在航空航天应用中至关重要，其中部件需要在空气动力和机械载荷下保持其形状并抵抗变形。

　　3、抗疲劳性：碳纤维复合材料具有良好的抗疲劳性，使其适用于承受循环载荷的部件，例如机翼和机身结构，这一特性有助于提高航空航天结构的寿命和耐用性。

　　4、耐腐蚀性：与金属不同，碳纤维不会腐蚀，这对于经常暴露于恶劣环境条件（例如高海拔和变化的温度）的航空航天应用来说是有利的。

　　5、设计灵活性：碳纤维复合材料可以模制成复杂的形状，从而实现更大的设计灵活性，这在航空航天领域尤其有利，因为空气动力学和结构考虑因素通常需要复杂且流线型的设计。

　　6、导电性：碳纤维具有导电性，这对于某些航空航天应用来说是有利的，可用于消散静电和电磁干扰，为飞机设计提供附加功能。

　　7、热稳定性：碳纤维复合材料具有良好的热稳定性，使其能够承受高温而不会明显降解，这一特性在航空航天应用中至关重要，因为部件在飞行过程中可能会暴露在极热的环境中。

　　8、降低维护成本：碳纤维复合材料的耐用性和耐腐蚀性有助于降低航空航天部件在整个使用寿命期间的维护成本，从而延长维修间隔并提高可靠性。