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為什么碳纖維首選用于飛機機體？

發布時間: 2023年04月12日

隨著波音787夢幻客機和空中客車A350 XWB的引領，商業航空公司正在漸漸更多地行使碳纖維復合材料來制造飛機機身。因為碳纖維比鋼強，比鋁輕，因此可以模制成幾乎任何外形。難怪航空航天工程師使用碳纖維復合結構材料來設計他們的夢想飛機。加上降低的燃料成本，改善的空氣動力學特征和更少的零件要求，不難看出碳纖維已預備好成為將來首選的飛機結構材料。

碳纖維進步燃油服從
眾所周知，在航空業中，飛機越輕，運營成本越低。較低的重量進步了燃油服從，從而大大降低了飛機的總體運營成本。因為碳纖維復合材料的重量特別很是結實，因此飛機制造商正朝著這個方向傾斜。與傳統的鋁制飛機相比，使用碳纖維復合材料制造飛機的重量最多可減輕20％。專家估計，每減輕一公斤的重量，在飛機的整個生命周期中將節省約100萬美元的成本。統共節省了許多錢！

碳纖維改善空氣動力學性能
除了減輕重量外，飛機燃油服從的另一個緊張因素是空氣動力學。設計越時尚，飛機的燃油服從就越高。因為碳纖維復合材料的制造工藝可以產生特別很是光滑但復雜的幾何外形，因此飛機設計人員可以更輕松地優化碳纖維飛機的空氣動力學性能。此外，碳纖維的剛度還有助于在商用飛機中使用后掠式機翼設計，通過削減空氣動力阻力，將燃油消費最多降低了5％。

碳纖維削減了零件數量
在飛機制造中使用碳纖維有助于降低成本的另一個領域是飛機制造所需的零件數量。例如，空中客車A380通常由大約600萬個零件組成。但是，因為碳纖維復合材料零件是模制的，因此可以設計每個模具，以便將幾個不同的零件組合到一個模具中，從而明顯削減構建平面所需的零件數量。因為構建飛機所需的零部件更少，因此也必要更少的制造時間。此外，因為碳纖維部件的重量更輕，因此操作和組裝所需的人員更少。所有這些因素加起來大大節省了飛機制造的成本。

將來使用碳纖維的飛機設計
在控制空氣動力學服從和節省燃油方面，使用碳纖維復合材料代替傳統金屬來制造飛機可為飛機設計人員提供更大的天真性。這種天真性也使人們有機會改變傳統的飛機設計。將來的商用飛機可能包括機身和機翼融合在一路的設計，類似于今天的某些軍用飛機。這種類型的設計極大地進步了飛機的升/降比，使飛機在空氣動力學方面更有用，同時仍減輕了重量。一架最新的空中客車概念飛機推出了一種帶有更胖，彎曲的機身的飛機，旨在改善氣流并提供更多的機艙空間。更長，更薄的機翼將削減阻力并進步燃油服從。U形尾巴可起到屏蔽作用，以削減發動機噪音。碳纖維甚至可以構思所有這些概念。

盡管自1970年代以來碳纖維復合材料已用于飛機制造中，但隨著制造技術的進步，追求新方法在商用飛機的設計和制造中使用這種不可思議的資源的方法已變得越來越普遍。因為碳纖維復合材料的重量輕，強度驚人，外觀光滑，因此是制造飛機很多零件的理想材料。在飛機機體上使用碳纖維可以使它們更省油，更具空氣動力學性能，并且可以用更少，更輕的零件制造飛機。所有這些因素加起來降低了制造和運營成本。難怪當今的概念飛機更多地使用了碳纖維復合材料，顯然，碳纖維將成為將來建造飛機機體的重要材料。

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