Аэрокосмическая отрасль
Сохранение лидирующих позиций России в космической отрасли
Индустрия
Аэрокосмическая отрасль по темпам развития превосходит большинство других промышленных отраслей и имеет большое общеэкономическое и научное значение для любого государства. Современные авиационно-космические предприятия внедряют и используют новейшие научно-технические достижения, постоянно модернизируют производство.
Использование композитных материалов позволяет улучшить функциональные характеристики ракетно-космических летательных аппаратов.
Преимущества применения углекомпозитов
Благодаря высокой удельной прочности и стойкости к воздействию высоких температур, а также стойкости к вибрационным нагрузкам и малому удельному весу, углеродные композиты начали широко использоваться в радио-космической и авиационной технике.
Применение композитных материалов в авиакосмической отрасли позволяет снизить вес конечного изделия и благодаря этому уменьшить эксплуатационные затраты и расход топлива.
- Высокая прочность
- Высокая жёсткость
- Весовое качество
- Стойкость к воздействию высоких температур, магнитных волн и радиации
- Высокая коррозионная стойкость
- Вибрационная стойкость
Преимущества композитных деталей на основе углеволокна в аэрокосмической отрасли
Материал в десятки раз прочнее, чем стандартные сорта стали
Углекомпозитные разъёмы в разы надежнее изделий из латуни, алюминия, никеля, бронзы и нержавеющей стали
Сравнительные характеристики углеволокна и других материалов
| Тип волокна |
Прочность при растяжении, МПа | Модуль упругости при растяжении, ГПа | Удлинение при разрыве, % | Плотность, г/см3 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Углеродное (на основе ПАН-прекурсора) | высокопрочное со стандартным модулем | 3500-5000 | 200-280 | 1,4-2,0 | 1,75-1,80 |
| высокопрочное среднемодульное | 4500-7000 | 280-325 | 1,7-2,1 | 1,73-1,81 | |
| высокомодульное | 3500-5000 | 325-450 | 0,7-1,4 | 1,75-1,85 | |
| сверхвысокомодульное | 2500-4000 | 450-600 | 0,7-1,0 | 1,85-1,95 | |
| Стеклянное | E-стекло | 2500-3800 | 70-75 | 4,5-4,7 | 2,5-2,7 |
| S-стекло | 4000-4500 | 80-90 | 5,0-5,3 | 2,5 | |
| Органическое | Арамидное | 3000-3600 | 60-180 | 2,4-3,6 | 1,45 |
| Полиэтиленовое | 200-3000 | 5-170 | 3-80 | 0,96 | |
| Стальное | высокопрочное | 1200-2800 | 200 | 3,5 | 7,8 |
| нержавеющее | 800-2000 | 190 | 3,0 | 7,8 | |
| Базальтовое | 3000-4800 | 90-110 | 3,0 | 2,6-2,8 | |
| Борное | 3500-4000 | 350-400 | 0,5-0,7 | 2,6 | |
Применение
Углеволокно — это традиционный материал для современной аэрокосмической отрасли. На его основе изготавливают корпусные детали и детали внутреннего интерьера.
5
В 5 раз легче стали
1,8
В 1,8 раза легче алюминия
Историческая справка
Именно аэрокосмическая отрасль способствовала развитию массового производства углеродного волокна. В 60-х годах прошлого века поиски материала альтернативного традиционным привели конструкторов к выводу об эффективности использования углерода. Связано это было с тем, что данный материал обладает высокой термостойкостью, меньшим весом, высокой удельной прочностью и жёсткостью, стойкостью к воздействию различных сред.
Начало использования углеродного волокна позволило уменьшить вес летательных космических аппаратов на 10-50% и повысить безопасность их эксплуатации.
Опыт
Российский стартап — космическая компания «Лин Индастриал», занимается разработкой частных сверхлёгких ракет от 10 кг из углеродного волокна. Уже в начале 2020 года компания планирует выполнить первый запуск ракеты в космос, что открывает новые перспективы для развития аэрокосмической отрасли в России.
Появление на рынке сверхлёгких ракет связано с потребностью размещения спутников на орбиту вне зависимости от расписания коммерческих запусков и доставки аппаратов в точки, не лежащие на траектории вывода тяжёлых ракет-носителей.
Вывод
Сложные условия, в которых эксплуатируются ракетно-космические летательные аппараты, требуют использования материалов, которые не дадут сбоев при высоких нагрузках.
Именно таким материалом являются углеродные композиты. Они лёгкие, прочные и жёсткие, стойкие к агрессивным реагентам, радиации и воздействию высоких температур.