Από την οπτική γωνία της επιστήμης των υλικών και της βιομηχανικής οικονομίας, η παρούσα εργασία αναλύει συστηματικά την κατάσταση ανάπτυξης, τα τεχνικά σημεία συμφόρησης και τις μελλοντικές τάσεις των σύνθετων υλικών από ανθρακονήματα στον τομέα της οικονομίας χαμηλού υψομέτρου. Η έρευνα δείχνει ότι παρόλο που οι ίνες άνθρακα έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα στην ελαφρότητα των αεροσκαφών, ο έλεγχος του κόστους, η βελτιστοποίηση των διαδικασιών και η τυποποιημένη κατασκευή συστημάτων εξακολουθούν να αποτελούν βασικούς παράγοντες που περιορίζουν την εφαρμογή τους σε μεγάλη κλίμακα.
1. Ανάλυση της συμβατότητας των χαρακτηριστικών των υλικών από ανθρακονήματα με την οικονομία χαμηλού υψομέτρου
Πλεονεκτήματα των μηχανικών ιδιοτήτων:
- Η συγκεκριμένη αντοχή φτάνει τα 2450MPa/(g/cm³), η οποία είναι 5 φορές μεγαλύτερη από αυτή του κράματος αλουμινίου αεροπορίας
- Το ειδικό μέτρο ελαστικότητας υπερβαίνει τα 230GPa/(g/cm³), με σημαντική μείωση βάρους
Οικονομική εφαρμογή:
- Η μείωση του βάρους της δομής του drone κατά 1 κιλό μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά περίπου 8-12%.
- Για κάθε μείωση βάρους 10% του eVTOL, η αυτονομία πλεύσης αυξάνεται κατά 15-20%.
2. Τρέχουσα κατάσταση της βιομηχανικής ανάπτυξης
Δομή της παγκόσμιας αγοράς:
- Το 2023, η παγκόσμια συνολική ζήτηση για ανθρακονήματα θα είναι 135.000 τόνοι, εκ των οποίων η αεροδιαστημική αντιπροσωπεύει το 22%.
- Η Toray της Ιαπωνίας καταλαμβάνει το 38% της αγοράς μικρών ρυμουλκών.
Εγχώρια πρόοδος:
- Ο ετήσιος σύνθετος ρυθμός αύξησης της παραγωγικής ικανότητας φτάνει το 25% (2018-2023).
- Το ποσοστό τοπικοποίησης του T700 υπερβαίνει το 70%, αλλά το T800 και άνω εξακολουθούν να εξαρτώνται από εισαγωγές.
3. Βασικά τεχνικά σημεία συμφόρησης
Επίπεδο υλικού:
- Σταθερότητα διεργασίας προεμποτισμού (η τιμή CV πρέπει να ελέγχεται εντός 3%)
- Αντοχή σύνδεσης διεπαφής σύνθετου υλικού (πρέπει να φτάσει περισσότερο από 80MPa)
Διαδικασία παραγωγής:
- Απόδοση αυτοματοποιημένης τοποθέτησης (προς το παρόν 30-50kg/h, στόχος 100kg/h)
- Βελτιστοποίηση κύκλου σκλήρυνσης (η παραδοσιακή διαδικασία σε αυτόκλειστο κλίβανο διαρκεί 8-12 ώρες)
4. Προοπτικές για οικονομικές εφαρμογές σε χαμηλό υψόμετρο
Πρόβλεψη ζήτησης αγοράς:
- Η ζήτηση για ανθρακονήματα eVTOL θα φτάσει τους 1.500-2.000 τόνους το 2025
- Η ζήτηση στον τομέα των drones αναμένεται να ξεπεράσει τους 5.000 τόνους το 2030
Τάσεις ανάπτυξης τεχνολογίας:
- Χαμηλό κόστος (ο στόχος μειώνεται στα 80-100 $/kg)
- Ευφυής κατασκευή (εφαρμογή τεχνολογίας ψηφιακών διδύμων)
- Ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση (βελτίωση της αποτελεσματικότητας της μεθόδου χημικής ανακύκλωσης)
Ώρα δημοσίευσης: 10 Απριλίου 2025