Primjene ugljičnih vlakana šire se na lopatice zrakoplovnih helikoptera i potencijalna slijetanja na Mars
Dana 21. siječnja postignuta je značajna prekretnica uspješnom proizvodnjom lopatice kopnene vjetroturbine od 131- metara tvrtke Sany Heavy Energy u Bayan Nur Zero Carbon Digital Industrial Parku. Ova lopatica, koja koristi 48K velika karbonska vlakna (CF) visokih performansi sa suhim mlazom i mokrom rotacijom, koju osigurava ZF Godeagle, ne samo da postavlja novi rekord za najdužu lopaticu kopnene vjetroturbine na svijetu, već također označava značajan napredak za domaću proizvodnju dry-mlaz wet-spinning 48K velika vučna CF u opskrbi lopatica preko 100 metara.
Primjena ugljičnih vlakana u zrakoplovnom i svemirskom sektoru se širi, s nedavnim razvojem događaja uključujući njihovu upotrebu u lopaticama helikoptera za potencijalna slijetanja na Mars. NASA-in helikopter za Mars "Ingenuity" trenutno istražuje krater Jezero na Marsu, a u međuvremenu NASA-ini inženjeri na Zemlji testiraju lopatice od karbonskih vlakana za sljedeću generaciju helikoptera za Mars. Očekuje se da će ovi helikopteri nadmašiti performanse Ingenuityja u budućim misijama na Mars, posebice u misiji povratka uzorka na Mars planiranoj za 2030-e.
Atmosferski tlak i površinska gravitacija na Marsu manji su od 1%, odnosno jedne trećine Zemljinog. Zbog ovog iznimno niskog površinskog tlaka, brzina rotacije helikoptera "Ingenuity" (rpm) kreće se od 2400 do 2900 za održavanje leta na Marsu, znatno više od 500 do 600 okretaja u minuti potrebnih za helikoptere na Zemlji.
Helikopter Ingenuity Mars ima četiri lopatice od karbonskih vlakana, koje tvore dva suprotno rotirajuća rotora, svaki s rasponom od 1,2 metra i rade na gore spomenutim okretajima u minuti. Dodatno, dok Ingenuity teži otprilike 1,8 kilograma na Zemlji, njegova težina na Marsu je samo 0.68 kilograma, zbog gravitacije Marsa koja je jedna trećina Zemljine.
Za sljedeću generaciju helikoptera za Mars, NASA-in Laboratorij za mlazni pogon (JPL) u Pasadeni konstruira lopatice koje su 10 centimetara duže od onih kod Ingenuityja, s drugačijim dizajnom i povećanom snagom.
Prednosti karbonskih vlakana u primjenama u zrakoplovstvu:
1. Visoka specifična čvrstoća i krutost: Kompoziti od karbonskih vlakana poznati su po svom izuzetnom omjeru čvrstoće i težine, što omogućuje zrakoplovnim inženjerima da dizajniraju lagane strukture bez ugrožavanja čvrstoće, čime se poboljšava učinkovitost goriva i ukupne performanse.
2. Krutost: Karbonska vlakna sama po sebi posjeduju krutost, pružajući izvrsnu strukturnu cjelovitost, što je ključno u primjenama u zrakoplovstvu gdje komponente moraju zadržati svoj oblik pod aerodinamičkim i mehaničkim opterećenjima i oduprijeti se deformaciji.
3. Otpornost na zamor: Kompoziti od ugljičnih vlakana pokazuju izvrsnu otpornost na zamor, što ih čini prikladnima za komponente podvrgnute cikličkom opterećenju, kao što su strukture krila i trupa, povećavajući životni vijek i trajnost struktura zrakoplovstva.
4. Otpornost na koroziju: Za razliku od metala, karbonska vlakna ne korodiraju, što je prednost za aplikacije u zrakoplovstvu koje su često izložene teškim uvjetima okoline, kao što su velike nadmorske visine i različite temperature.
5. Fleksibilnost dizajna: Kompoziti od karbonskih vlakana mogu se oblikovati u složene oblike, nudeći veću fleksibilnost dizajna, što je osobito korisno u zrakoplovstvu gdje aerodinamička i strukturna razmatranja često zahtijevaju složene i aerodinamične dizajne.
6. Električna vodljivost: Ugljična vlakna posjeduju električnu vodljivost, što je korisno za određene zrakoplovne i svemirske primjene, jer se mogu koristiti za raspršivanje statičkog elektriciteta i elektromagnetskih smetnji, pružajući dodatnu funkcionalnost u dizajnu zrakoplova.
7. Toplinska stabilnost: Kompoziti od karbonskih vlakana pokazuju dobru toplinsku stabilnost, što im omogućuje da izdrže visoke temperature bez značajne degradacije, što je kritična karakteristika za aplikacije u zrakoplovstvu gdje komponente mogu biti izložene ekstremno vrućim okruženjima tijekom leta.
8. Smanjeni troškovi održavanja: Trajnost i otpornost na koroziju kompozita od karbonskih vlakana pomažu u smanjenju troškova održavanja za komponente zrakoplovstva tijekom njihovog radnog vijeka, produžujući intervale održavanja i poboljšavajući pouzdanost.
