Anglies pluošto kompozitai: pagrindinės medžiagos, galimybės ir iššūkiai mažo aukščio ekonomikos plėtrai

Medžiagų mokslo ir pramonės ekonomikos požiūriu, šiame straipsnyje sistemingai analizuojama anglies pluošto kompozicinių medžiagų plėtros būklė, techninės kliūtys ir ateities tendencijos mažo aukščio ekonomikos srityje. Tyrimai rodo, kad nors anglies pluoštas turi didelių pranašumų lengvinant orlaivius, sąnaudų kontrolė, procesų optimizavimas ir standartinių sistemų konstrukcija vis dar yra pagrindiniai veiksniai, ribojantys jo plataus masto taikymą.

1. Anglies pluošto medžiagų charakteristikų suderinamumo su mažo aukščio ekonomika analizė

Mechaninių savybių privalumai:

• Savitasis stipris siekia 2450 MPa/(g/cm³), tai yra 5 kartus daugiau nei aviacinio aliuminio lydinio
• Savitasis modulis viršija 230 GPa/(g/cm³), o tai žymiai sumažina svorį

Ekonominis pritaikymas:

• Sumažinus drono konstrukcijos svorį 1 kg, energijos suvartojimas gali sumažėti apie 8–12 %.
• Sumažinus eVTOL svorį 10 %, važiavimo nuotolis padidėja 15–20 %.

2. Dabartinė pramonės plėtros padėtis

Pasaulinės rinkos struktūra:

• 2023 m. pasaulinė anglies pluošto paklausa sieks 135 000 tonų, iš kurių 22 % sudarys aviacijos ir kosmoso pramonei.
• Japonijos „Toray“ užima 38 % mažųjų vilkikų rinkos.

Vidaus pažanga:

• Metinis gamybos pajėgumų augimo tempas siekia 25 % (2018–2023 m.).
• T700 lokalizacijos rodiklis viršija 70 %, tačiau T800 ir aukštesnės kartos modeliai vis dar priklauso nuo importo.

3. Pagrindinės techninės kliūtys

Medžiagos lygis:

• Prepreg proceso stabilumas (variacijos koeficiento vertė turi būti kontroliuojama 3 % ribose)
• Kompozitinės medžiagos sąsajos sukibimo stipris (turi pasiekti daugiau nei 80 MPa)

Gamybos procesas:

• Automatinio klojimo efektyvumas (šiuo metu 30–50 kg/val., tikslinis – 100 kg/val.)
• Kietėjimo ciklo optimizavimas (tradicinis autoklavo procesas trunka 8–12 valandų)

4. Mažo aukščio ekonominio pritaikymo perspektyvos

Rinkos paklausos prognozė:

• eVTOL anglies pluošto paklausa 2025 m. pasieks 1 500–2 000 tonų
• Tikimasi, kad dronų paklausa 2030 m. viršys 5000 tonų

Technologijų plėtros tendencijos:

• Maža kaina (tikslas sumažintas iki 80–100 USD/kg)
• Pažangi gamyba (skaitmeninio dvynio technologijos taikymas)
• Perdirbimas ir pakartotinis naudojimas (cheminio perdirbimo metodo efektyvumo gerinimas)