在航空设备箱体中使用碳纤维复合材料

碳纤维复合材料是由有机纤维经过一系列热处理转化而成,含碳量高于90%的无机高性能纤维,是一种力学性能优异的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

碳纤维复合材料作为高性能材料,最初就被应用在航空航天领域,随着碳纤维材料相关技术的不断成熟,碳纤维复合材料航空航天部件也越来越多。尤其是在航空箱体结构方面,碳纤维复合材料不仅具备轻质高强的优秀特性,还可通过改性使碳纤维具备优秀的电磁屏蔽性,更能保护电子设备不受干扰。

苏州挪恩复合材料是长三角为数不多的专注碳纤维箱体产品的企业,在箱体产品的研发于定制加工方面拥有丰富的经验,其产品涉及民用及军用领域,曾为国内某军工单位研制生产碳纤维军用运输箱,并顺利通过验收。

现代化雷达的发展对雷达的高机动性要求越来越高,雷达的研制趋于小型化、轻型化。某航天研究所研制的某型号雷达箱需要具备高机动性、电磁屏蔽性,以及适应野外的恶劣环境等要求,在极端环境下,雷达机箱也要保证维持电子设备的正常使用。

高机动性需要保证雷达箱整体重量不能过高,适应恶劣的自然环境,说明对耐腐蚀性有一定要求,碳纤维复合材料则完美具备以上两点需求,并且通过改性,碳纤维复合材料可以满足雷达箱的电磁屏蔽需求。

挪恩复材此前曾定制生产碳纤维雷达箱产品,根据客户反馈,该款雷达箱产品进行了高温、低温、高低温存储、机械振动、喷淋及整机跑车等性能指标测试,测试结果表明,采用碳纤维复合材料的机箱能够承受70℃的高温和-45℃的低温环境,机箱箱体在喷淋压力375kPa下,淋雨1h,箱体无漏水现象,在500km整机跑车上试验后机箱箱体未出现结构和器件等损坏的异常现象,各项试验均能达到要求。

碳纤维材料是箱体结构轻量化的最佳解决方案,轻量化效果明显。以某款碳纤维仪表箱为例,该款碳纤维仪表箱长500mm,宽290mm,高230mm,厚度为3.5mm,分别针对本款碳纤维仪表箱和传统金属仪表箱进行测试,发现选用碳纤维增强复合材料代替铝合金作为航空机箱的制造材料不仅是可行的,而且通过有效的铺层设计,可以实现有效减重达35%。

碳纤维箱体结构对制作工艺有着很高的要求,这也是挪恩复材相较其他企业的优势之一。挪恩复材在进行碳纤维箱体结构的产生过程中发现,碳纤维产品在设计时零件受力方向尽量与碳纤维纵向一致,可以避免层间方向受力,减少因倒角、台阶孔等导致纤维层断裂的结构。

在制作时最好一次成形,避免二次加工,箱体内外表面光整度要好,成品必须杜绝塌陷、凸起和角落堆叠等缺陷,制品内部更不能存在气泡和空穴,这样才能最大化避免瑕疵品的产生。虽然碳纤维复合材料箱体还未能普及,但是挪恩复材一直都在为此努力,希望可以借由科技的力量为大家提供更为优质的碳纤维产品。

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