کاربردهای فیبر کربن به پره های هلیکوپترهای هوافضا و فرودهای احتمالی مریخ گسترش می یابد

کاربردهای فیبر کربن به پره های هلیکوپترهای هوافضا و فرودهای احتمالی مریخ گسترش می یابد

در 21 ژانویه، با تولید موفقیت‌آمیز پره‌های 131-متری توربین بادی خشکی توسط Sany Heavy Energy در پارک صنعتی دیجیتال Bayan Nur Zero Carbon به دست آمد. این تیغه که از فیبر کربن با کارایی بالا 48K با چرخش خشک با جت خشک استفاده می‌کند که توسط ZF Godeagle ارائه شده است، نه تنها رکورد جدیدی را برای طولانی‌ترین تیغه توربین بادی خشکی در جهان به‌جا می‌گذارد، بلکه نشان‌دهنده یک پیشرفت چشمگیر برای تولید داخلی است. جت خشک با چرخش مرطوب 48K CF یدک کش بزرگ در عرضه تیغه های بیش از 100 متر

کاربرد فیبر کربن در بخش هوافضا با پیشرفت‌های اخیر از جمله استفاده از آن در پره‌های هلیکوپتر برای فرود احتمالی مریخ در حال گسترش است. هلیکوپتر مریخ "Ingenuity" ناسا در حال حاضر در حال کاوش در دهانه Jezero در مریخ است و در همین حال، مهندسان ناسا در حال آزمایش تیغه های فیبر کربن روی زمین برای نسل بعدی هلیکوپترهای مریخ هستند. انتظار می‌رود این هلیکوپترها در ماموریت‌های آینده مریخ، به‌ویژه ماموریت بازگشت نمونه مریخ که برای دهه 2030 برنامه‌ریزی شده است، از عملکرد Ingenuity پیشی بگیرند.

فشار اتمسفر و گرانش سطحی مریخ به ترتیب کمتر از 1% و یک سوم زمین است. با توجه به این فشار سطحی بسیار کم، سرعت چرخش هلیکوپتر «Ingenuity» (دور در دقیقه) از 2400 تا 2900 برای حفظ پرواز در مریخ متغیر است که به طور قابل توجهی بالاتر از 500 تا 600 دور در دقیقه لازم برای هلیکوپترهای روی زمین است.

هلیکوپتر Ingenuity Mars دارای چهار تیغه فیبر کربنی است که دو روتور ضد چرخش را تشکیل می دهد که هر کدام با دهانه 1.2 متری و در دورهای فوق الذکر کار می کنند. علاوه بر این، در حالی که Ingenuity روی زمین تقریباً 1.8 کیلوگرم وزن دارد، وزن آن در مریخ تنها 0.68 کیلوگرم است، زیرا گرانش مریخ یک سوم گرانش زمین است.

برای نسل بعدی هلیکوپترهای مریخ، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در پاسادنا در حال ساخت تیغه هایی است که 10 سانتی متر بلندتر از بالگردهای Ingenuity، با طراحی های مختلف و استحکام بیشتر است.

مزایای فیبر کربن در کاربردهای هوافضا:

1. استحکام و سختی خاص: کامپوزیت های فیبر کربن به دلیل نسبت استثنایی استحکام به وزن خود مشهور هستند، که به مهندسان هوافضا اجازه می دهد سازه های سبک وزن را بدون کاهش قدرت طراحی کنند و در نتیجه راندمان سوخت و عملکرد کلی را بهبود بخشند.

2. سفتی: فیبر کربن ذاتاً دارای استحکام است، یکپارچگی ساختاری عالی را ارائه می‌کند، که در کاربردهای هوافضا که در آن اجزا باید شکل خود را تحت بارهای آیرودینامیکی و مکانیکی حفظ کنند و در برابر تغییر شکل مقاومت کنند، بسیار مهم است.

3. مقاومت در برابر خستگی: کامپوزیت‌های فیبر کربنی مقاومت بسیار خوبی در برابر خستگی از خود نشان می‌دهند و آنها را برای اجزایی که در معرض بارگذاری چرخه‌ای قرار می‌گیرند، مانند ساختارهای بال و بدنه مناسب می‌سازد و طول عمر و دوام سازه‌های هوافضا را افزایش می‌دهد.

4. مقاومت در برابر خوردگی: بر خلاف فلزات، فیبر کربن خوردگی نمی کند، که برای کاربردهای هوافضا که اغلب در معرض شرایط محیطی سخت، مانند ارتفاعات بالا و دماهای مختلف قرار می گیرند، سودمند است.

5. انعطاف‌پذیری طراحی: کامپوزیت‌های فیبر کربن را می‌توان به شکل‌های پیچیده قالب‌گیری کرد، که انعطاف‌پذیری طراحی بیشتری را ارائه می‌دهد، به ویژه در هوافضا که ملاحظات آیرودینامیکی و ساختاری اغلب به طرح‌های پیچیده و کارآمد نیاز دارند.

6. رسانایی الکتریکی: فیبر کربن دارای رسانایی الکتریکی است که برای کاربردهای خاص هوافضا مفید است، زیرا می‌توان از آن برای از بین بردن الکتریسیته ساکن و تداخل الکترومغناطیسی استفاده کرد و عملکرد بیشتری را در طراحی هواپیما ارائه کرد.

7. پایداری حرارتی: کامپوزیت‌های فیبر کربن پایداری حرارتی خوبی از خود نشان می‌دهند و آنها را قادر می‌سازد تا در دمای بالا بدون تخریب قابل‌توجه مقاومت کنند، یک ویژگی حیاتی برای کاربردهای هوافضا که در آن اجزا ممکن است در طول پرواز در معرض محیط‌های بسیار گرم قرار گیرند.

8. کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری: دوام و مقاومت در برابر خوردگی کامپوزیت های فیبر کربن به کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری قطعات هوافضا در طول عمر مفید آنها، افزایش فواصل نگهداری و بهبود قابلیت اطمینان کمک می کند.