З пункту гледжання матэрыялазнаўства і прамысловай эканомікі ў гэтай працы сістэматычна аналізуецца стан распрацоўкі, тэхнічныя праблемы і будучыя тэндэнцыі выкарыстання вугляродных кампазітных матэрыялаў у галіне нізкавышыннай эканомікі. Даследаванні паказваюць, што, нягледзячы на значныя перавагі вугляроднага валакна ў галіне памяншэння памеру самалётаў, кантроль выдаткаў, аптымізацыя працэсаў і стандартызацыя канструкцыі сістэм па-ранейшаму з'яўляюцца ключавымі фактарамі, якія абмяжоўваюць яго шырокамаштабнае прымяненне.
1. Аналіз сумяшчальнасці характарыстык вугляроднага валакністага матэрыялу з нізкавышыннай эканомікай
Перавагі механічных уласцівасцей:
- Удзельная трываласць дасягае 2450 МПа/(г/см³), што ў 5 разоў больш, чым у авіяцыйнага алюмініевага сплаву
- Удзельны модуль пругкасці перавышае 230 ГПа/(г/см³), што значна зніжае вагу.
Эканамічнае прымяненне:
- Зніжэнне вагі канструкцыі беспілотніка на 1 кг можа знізіць спажыванне энергіі прыкладна на 8-12%.
- На кожныя 10% зніжэння вагі eVTOL далёкасць палёту павялічваецца на 15-20%.
2. Сучасны стан прамысловага развіцця
Структура глабальнага рынку:
- У 2023 годзе сусветны агульны попыт на вугляроднае валакно складзе 135 000 тон, з якіх 22% прыпадае на аэракасмічную прамысловасць.
- Японская кампанія Toray займае 38% рынку невялікіх буксіровак.
Унутраны прагрэс:
- Штогадовы сукупны тэмп росту вытворчых магутнасцей дасягае 25% (2018-2023 гг.).
- Узровень лакалізацыі T700 перавышае 70%, але T800 і вышэй усё яшчэ залежыць ад імпарту.
3. Асноўныя тэхнічныя вузкія месцы
Узровень матэрыялу:
- Стабільнасць працэсу падрыхтоўкі препрега (значэнне CV неабходна кантраляваць у межах 3%)
- Трываласць злучэння паміж кампазітнымі матэрыяламі (павінна дасягнуць больш за 80 МПа)
Вытворчы працэс:
- Эфектыўнасць аўтаматызаванай кладкі (цяпер 30-50 кг/г, мэта 100 кг/г)
- Аптымізацыя цыклу зацвярдзення (традыцыйны працэс аўтаклававання займае 8-12 гадзін)
4. Перспектывы эканамічнага прымянення на малых вышынях
Прагноз попыту на рынку:
- Попыт на вугляроднае валакно для eVTOL дасягне 1500-2000 тон у 2025 годзе
- Чакаецца, што попыт на беспілотнікі перавысіць 5000 тон у 2030 годзе.
Тэндэнцыі развіцця тэхналогій:
- Нізкі кошт (мэта зніжана да 80-100 долараў ЗША/кг)
- Інтэлектуальная вытворчасць (прымяненне тэхналогіі лічбавых двайнікоў)
- Перапрацоўка і паўторнае выкарыстанне (павышэнне эфектыўнасці метаду хімічнай перапрацоўкі)
Час публікацыі: 10 красавіка 2025 г.