În 1860, Joseph Swan a inventat prototipul lămpilor incandescente, lampa semi-vid cu fir de carbon. Pentru a lumina noaptea întunecată, a apărut fibra de carbon ca corp luminos al lămpii electrice.
Fibra de carbon inițială nu era vizibilă, era fabricată din fibre naturale, cu o rezistență structurală redusă, filamentul din ea era de calitate slabă, se rupea ușor în utilizare, iar durabilitatea sa era departe de a fi ideală și a fost rapid înlocuită cu un filament de tungsten. Drept urmare, cercetarea fibrei de carbon a intrat într-o perioadă de inactivitate.
În anii 1950, cererea de materiale rezistente la temperaturi ridicate, la coroziune și de înaltă rezistență în sectorul aerospațial a crescut, iar oamenii și-au îndreptat din nou speranțele către carburi. După o serie de studii, materialul cu un punct de topire de 3.600 ℃ a fost în cele din urmă descoperit și denumit oficial „Fibră de carbon”.
Cele mai bune proprietăți ale fibrei de carbon sunt greutatea redusă, rezistența ridicată, rezistența specifică ridicată și modulul specific ridicat; densitatea sa este mai mică decât 1/4 din cea a oțelului, rezistența la tracțiune este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a fierului, iar modulul de elasticitate la întindere este de aproximativ 7 ori mai mare decât cel al fierului. În plus, fibra de carbon are o varietate de caracteristici excelente, cum ar fi rezistența la oboseală, rezistența la rugină, stabilitatea chimică și stabilitatea termică bună.
În domeniul motoarelor aeronautice, fibra de carbon este combinată în principal cu rășină, metal, ceramică și alte substraturi sub formă de bază ranforsată, iar combinația se numește compozite ranforsate cu fibră de carbon (CFRP), funcționând bine în ceea ce privește reducerea greutății și a eficienței, reducerea zgomotului și a emisiilor, îmbunătățirea rezistenței materialului și economia de combustibil.
Compozitele sunt utilizate treptat și în componentele motoarelor aeronautice rezistente la temperaturi înalte, cum ar fi cateterul cu supapă de preaplin variabilă (VBV) GEnx, fabricat din amidă maleică dublă (BMI) armată cu fibră de carbon, cu o greutate de doar 3,6 kg per cateter. Duza cu flux mixt (MFN) de pe motorul rusesc SaM146 utilizează, de asemenea, piese BMI armate cu fibră de carbon, care sunt cu aproximativ 20 de kilograme mai ușoare decât metalul.
În viitor, odată cu îmbunătățirea în continuare a rezistenței și tenacității compozitelor din fibră de carbon, aplicarea acestora în motoarele aeronautice va deveni populară: îmbunătățirea capacității CFRTP de formare a plasticului prin contracție termică, îmbunătățirea procesului de carbon pentru a forma compozite carbon/carbon CFRC, îmbunătățirea procesului de formare a metalului CFRM, îmbunătățirea procesului de formare a cauciucului CFRR ...... În ambele direcții, compozitele din fibră de carbon vor fi un material esențial pentru viitoarele motoare aeronautice de înaltă performanță.
Data publicării: 09 aprilie 2019