Primjena karbonskih vlakana proširila se na lopatice zrakoplovnih helikoptera i potencijalna slijetanja na Mars
Dana 21. januara, postignuta je značajna prekretnica uspješnom proizvodnjom 131-metarske lopatice vjetroturbine na kopnu od strane Sany Heavy Energy u Bayan Nur Zero Carbon Digital Industrial Parku. Ova lopatica, koja koristi 48K velike vučne karbonske vlakna visokih performansi (CF) koje se okreću suhim mlazom, ne samo da postavlja novi rekord za najdužu kopnenu lopaticu vjetroturbine na svijetu, već također označava značajan napredak za domaću proizvodnju 48K velika vučna vuča CF sa suhim mlazom za mokro okretanje u opskrbi noževima preko 100 metara.
Primjena karbonskih vlakana u zrakoplovnom sektoru se širi, s nedavnim razvojem, uključujući njegovu upotrebu u lopaticama helikoptera za potencijalna slijetanja na Mars. NASA-in helikopter "Ingenuity" na Marsu trenutno istražuje krater Jezero na Marsu, au međuvremenu, NASA-ini inženjeri testiraju lopatice od karbonskih vlakana na Zemlji za sljedeću generaciju Marsovih helikoptera. Očekuje se da će ovi helikopteri nadmašiti performanse Ingenuityja u budućim misijama na Mars, posebno u misiji povratka uzorka na Mars planiranoj za 2030-te.
Atmosferski pritisak i površinska gravitacija na Marsu su manji od 1% odnosno jednu trećinu Zemljinog. Zbog ovog izuzetno niskog površinskog pritiska, brzina rotacije (o/min) helikoptera "Ingenuity" kreće se od 2400 do 2900 za održavanje leta na Marsu, znatno veće od 500 do 600 o/min potrebnih za helikoptere na Zemlji.
Helikopter Ingenuity Mars ima četiri lopatice od karbonskih vlakana, koje formiraju dva rotora koji se suprotno rotiraju, svaki sa rasponom od 1,2 metra i rade na gore pomenutim obrtajima u minuti. Dodatno, dok je Ingenuity težak otprilike 1,8 kilograma na Zemlji, njegova težina na Marsu je samo 0,68 kilograma, zbog toga što je gravitacija Marsa jedna trećina Zemljine.
Za sljedeću generaciju Marsovih helikoptera, NASA-in Laboratorij za mlazni pogon (JPL) u Pasadeni konstruira lopatice koje su 10 centimetara duže od onih kod Ingenuityja, s različitim dizajnom i povećanom snagom.
Prednosti karbonskih vlakana u primjeni u svemiru:
1. Visoka specifična čvrstoća i krutost: Kompoziti od karbonskih vlakana su poznati po svom izuzetnom omjeru snage i težine, što omogućava inženjerima iz svemira da dizajniraju lagane strukture bez ugrožavanja čvrstoće, čime se poboljšava efikasnost goriva i ukupne performanse.
2. Krutost: Ugljična vlakna inherentno posjeduju krutost, pružajući odličan strukturalni integritet, što je ključno u primjenama u svemiru gdje komponente trebaju održati svoj oblik pod aerodinamičkim i mehaničkim opterećenjima i odolijevati deformacijama.
3. Otpornost na zamor: Kompoziti od karbonskih vlakana pokazuju odličnu otpornost na zamor, što ih čini pogodnim za komponente podvrgnute cikličkom opterećenju, kao što su strukture krila i trupa, čime se produžava životni vijek i izdržljivost vazduhoplovnih struktura.
4. Otpornost na koroziju: Za razliku od metala, karbonska vlakna ne korodiraju, što je povoljno za primjene u svemiru često izložene teškim uvjetima okoline, kao što su velike visine i različite temperature.
5. Fleksibilnost dizajna: Kompoziti od karbonskih vlakana mogu se oblikovati u složene oblike, nudeći veću fleksibilnost dizajna, što je posebno korisno u vazduhoplovstvu gde aerodinamička i strukturna razmatranja često zahtevaju složene i modernizovane dizajne.
6. Električna provodljivost: Ugljična vlakna posjeduju električnu provodljivost, što je korisno za određene primjene u svemiru, jer se može koristiti za raspršivanje statičkog elektriciteta i elektromagnetnih smetnji, pružajući dodatnu funkcionalnost u dizajnu aviona.
7. Termička stabilnost: Kompoziti od karbonskih vlakana pokazuju dobru termičku stabilnost, što im omogućava da izdrže visoke temperature bez značajne degradacije, što je kritična karakteristika za primjenu u svemiru gdje komponente mogu biti izložene ekstremno vrućim okruženjima tokom leta.
8. Smanjeni troškovi održavanja: Trajnost i otpornost na koroziju kompozita od karbonskih vlakana pomažu u smanjenju troškova održavanja vazduhoplovnih komponenti tokom njihovog radnog veka, produžavajući intervale održavanja i poboljšavajući pouzdanost.
