炭素繊維の用途は航空宇宙ヘリコプターのブレードや火星着陸の可能性にまで拡大
1 月 21 日、バヤン ヌール ゼロ カーボン デジタル工業団地で Sany Heavy Energy による 131- メートルの陸上風力タービン ブレードの製造に成功し、重要なマイルストーンを達成しました。このブレードは、ZF Godeagle が提供するドライジェット湿式紡糸 48K ラージトウ高性能カーボンファイバー (CF) を利用しており、世界最長の陸上風力タービンブレードの新記録を樹立するだけでなく、国産風力タービンブレードの重要な進歩を意味します。 100 メートル以上のブレードを供給するドライジェット湿式紡績 48K ラージトウ CF。
航空宇宙分野における炭素繊維の応用は拡大しており、最近では火星着陸の可能性のためのヘリコプターのブレードへの使用も含まれています。 NASAの「インジェニュイティ」火星ヘリコプタは現在、火星のジェゼロ・クレーターを探索しており、その一方でNASAのエンジニアは次世代火星ヘリコプタ用のカーボンファイバーブレードを地球上でテストしている。これらのヘリコプターは、将来の火星ミッション、特に2030年代に計画されている火星サンプルリターンミッションにおいて、インジェニュイティの性能を上回ることが期待されている。
火星の大気圧と表面重力は、それぞれ地球の 1% と 3 分の 1 未満です。この極度に低い表面圧力により、「インジェニュイティ」ヘリコプターの回転速度 (rpm) は、火星での飛行を維持するために 2400 ～ 2900 rpm の範囲であり、地球上のヘリコプターに必要な 500 ～ 600 rpm よりも大幅に高くなります。
Ingenuity Mars ヘリコプターは 4 つのカーボンファイバーブレードを備えており、2 つの逆回転ローターを形成しており、それぞれのスパンは 1.2 メートルで、前述の rpm で動作します。さらに、インジェニュイティの重さは地球上では約 1.8 キログラムですが、火星の重力は地球の 3 分の 1 であるため、火星ではその重さはわずか 0.68 キログラムです。
パサデナにある NASA のジェット推進研究所 (JPL) は、次世代の火星ヘリコプターに向けて、インジェニュイティのものよりも 10 センチ長く、設計が異なり、強度が向上したブレードを製造中です。
航空宇宙用途における炭素繊維の利点:
1. 高い比強度と剛性: 炭素繊維複合材料は、優れた強度対重量比で知られており、航空宇宙エンジニアは強度を損なうことなく軽量構造を設計でき、それによって燃料効率と全体的なパフォーマンスが向上します。
2. 剛性: カーボンファイバーは本質的に剛性を備えており、優れた構造的完全性を提供します。これは、コンポーネントが空気力学的および機械的負荷の下で形状を維持し、変形に耐える必要がある航空宇宙用途では非常に重要です。
3. 耐疲労性: 炭素繊維複合材料は優れた耐疲労性を示し、翼や胴体の構造など、繰り返し荷重を受ける部品に適しており、航空宇宙構造の寿命と耐久性が向上します。
4. 耐食性: 金属とは異なり、炭素繊維は腐食しないため、高地やさまざまな温度などの過酷な環境条件に頻繁にさらされる航空宇宙用途に有利です。
5. 設計の柔軟性: 炭素繊維複合材料は複雑な形状に成形できるため、設計の柔軟性が向上し、特に空力学的および構造上の考慮事項で複雑で合理化された設計が必要となる航空宇宙において有益です。
6. 導電性: カーボンファイバーは導電性を備えており、静電気や電磁干渉を散逸させるために使用できるため、航空機の設計に追加の機能を提供するため、特定の航空宇宙用途には有益です。
7. 熱安定性: 炭素繊維複合材料は優れた熱安定性を示し、重大な劣化を引き起こすことなく高温に耐えることができます。これは、コンポーネントが飛行中に極度の高温環境にさらされる可能性がある航空宇宙用途にとって重要な特性です。
8. メンテナンスコストの削減: 炭素繊維複合材の耐久性と耐食性は、航空宇宙部品の耐用年数にわたるメンテナンスコストの削減に役立ち、メンテナンス間隔を延長し、信頼性を向上させます。
