进阶!从复合材料小白到大牛的必由之路

你可能会想,发动机作为飞机的心脏,大概由好几千个部件组成吧?其实,是超过25000个部件!是不是无法想象?而且,这些部件都必须能够承受极高的温度、超强的受力以及巨大的摩擦力。发动机在运行时,一些零件必须能够承受1000倍自身重量的力。

©Adrien Daste /赛峰集团

为了确保发动机及其短舱(整个集成推进系统)的持久和高效,越来越具有耐受力的材料已经被开发出来。这其中就包括一些合成的材料——也就是常说的“复合材料”。

大家都知道大名鼎鼎的LEAP发动机吧?在LEAP发动机上就有复合材料的应用,所有这些新一代材料不仅具有更强的耐受力,还减轻了新的推进系统的重量,节省了燃油。例如,LEAP发动机和它上一代最好的发动机相比,能减少15%的燃油消耗。那么,问题来了!如果我问你,这相当于飞机上150名乘客中有多少人消耗了零燃油呢?

创新世界的赛峰复合材料

减轻飞机重量是航空航天业面临的持续挑战。最终目标是降低油耗和二氧化碳排放,从而实现更经济、更“绿色”的空中运输。然而制造商面临的难题不仅仅是减轻材料的重量,同时还要让这些材料具备足够的刚度和强度,以承受极高的机械应力。发动机部件还要能承受冰雹和飞鸟的撞击,先进的复合材料应运而生。简单来说,复合材料就是由两种或两种以上原材料组成的新材料,这些原材料结合后产生的新材料,其性能与每种单独的原材料都不同。

©Adrien Daste /赛峰集团

更轻、更坚固、更高效——复合材料为航空航天工业带来的革新才刚刚开始。赛峰集团使用复合材料的历史已有三十余年,赛峰复合材料中心(Safran Composites)不断推动复合材料领域的创新。

赛峰集团自上世纪80年代起就开始使用聚合物基复合材料,可以说是该领域的开拓者。

目前赛峰集团使用的聚合物基复合材料(PMCs)主要为热固性聚合物和碳纤维材料。这些材料可承受100°C-150°C 的温度(是对于树脂和特定应用,最高可承受250°C的温度)。

碳纤维编织复合材料是一种三维立体材料,而不是我们常见的二维材料!这种材料已经被用于制造LEAP发动机的叶片和风扇罩,它们位于发动机的前部。每一个叶片都包含长达7公里的碳纤维。这些较轻的叶片能够让发动机减轻550磅(约250公斤)的重量,约为其总重量的10%!

另一种具有革命性的材料是陶瓷基复合材料。这种复合材料比金属要轻三倍,并且能承受高达摄氏1300度的温度!成品将不再需要用通风系统冷却,这会使发动机更加高效。

复合材料还被广泛应用于制造飞机发动机短舱和反推装置。它们不仅可以减轻重量,还可以降低噪音。

赛峰复合材料中心(Safran Composites)是赛峰集团致力于推动复合材料创新的机构。赛峰集团凭借专业团队的技术和资源,结合旗下各公司实力,不断改进材料性能(强度、耐久性、耐热性、耐火性等),并通过自动化和模拟方式优化制造工艺,将进一步扩大其在战略技术方面的竞争优势,实现更经济、更“绿色”的空中运输目标。

最后请记住:未来拥有无限的可能性,还有许多复合材料有待被发明创造。在未来,赛峰团队将继续不断地为你带来更多创新发明!

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