การใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์ขยายไปสู่ใบมีดเฮลิคอปเตอร์การบินและอวกาศและการลงจอดบนดาวอังคาร
เมื่อวันที่ 21 มกราคม บรรลุเป้าหมายสำคัญด้วยความสำเร็จในการผลิตใบกังหันลมบนบกขนาด 131- เมตรโดย Sany Heavy Energy ที่ Bayan Nur Zero Carbon Digital Industrial Park ใบพัดนี้ ซึ่งใช้เส้นใยคาร์บอน (CF) ประสิทธิภาพสูงแบบลากจูงขนาดใหญ่ 48K แบบแห้งเจ็ทที่หมุนเปียก ซึ่งจัดหาโดย ZF Godeagle ไม่เพียงแต่สร้างสถิติใหม่สำหรับใบพัดกังหันลมบนบกที่ยาวที่สุดในโลกเท่านั้น แต่ยังแสดงถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญสำหรับการผลิตในประเทศอีกด้วย เรือลากจูงขนาดใหญ่ 48K แบบเจ็ทหมุนเปียก CF จ่ายใบมีดได้ไกลกว่า 100 เมตร
การประยุกต์ใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในภาคการบินและอวกาศกำลังขยายตัว โดยการพัฒนาล่าสุดรวมถึงการใช้ในใบพัดเฮลิคอปเตอร์สำหรับการลงจอดบนดาวอังคาร เฮลิคอปเตอร์ดาวอังคาร "Ingenuity" ของ NASA กำลังสำรวจ Jezero Crater บนดาวอังคาร และในขณะเดียวกัน วิศวกรของ NASA กำลังทดสอบใบพัดคาร์บอนไฟเบอร์บนโลกสำหรับเฮลิคอปเตอร์ Mars รุ่นต่อไป เฮลิคอปเตอร์เหล่านี้คาดว่าจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่า Ingenuity ในภารกิจดาวอังคารในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งภารกิจส่งตัวอย่างดาวอังคารที่วางแผนไว้สำหรับปี 2030
ความดันบรรยากาศและแรงโน้มถ่วงพื้นผิวบนดาวอังคารน้อยกว่า 1% และหนึ่งในสามของโลกตามลำดับ เนื่องจากแรงกดพื้นผิวที่ต่ำมาก ความเร็วการหมุนของเฮลิคอปเตอร์ "Ingenuity" (รอบต่อนาที) จึงอยู่ในช่วง 2,400 ถึง 2,900 เพื่อรักษาการบินบนดาวอังคาร ซึ่งสูงกว่า 500 ถึง 600 รอบต่อนาทีที่จำเป็นสำหรับเฮลิคอปเตอร์บนโลกอย่างมีนัยสำคัญ
เฮลิคอปเตอร์ Ingenuity Mars มีใบพัดคาร์บอนไฟเบอร์ 4 ใบพัด ซึ่งประกอบเป็นใบพัดหมุนสวนทาง 2 ใบพัด แต่ละใบพัดมีระยะกว้าง 1.2 เมตร และทำงานที่รอบต่อนาทีตามที่กล่าวข้างต้น นอกจากนี้ แม้ว่า Ingenuity มีน้ำหนักประมาณ 1.8 กิโลกรัมบนโลก แต่น้ำหนักของมันบนดาวอังคารอยู่ที่เพียง 0.68 กิโลกรัม เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวอังคารเป็นหนึ่งในสามของโลก
สำหรับเฮลิคอปเตอร์รุ่นต่อไปของดาวอังคาร ห้องทดลองขับเคลื่อนด้วยไอพ่น (JPL) ของ NASA ในเมืองพาซาดีนา กำลังสร้างใบพัดที่ยาวกว่ารุ่น Ingenuity ถึง 10 เซนติเมตร โดยมีการออกแบบที่แตกต่างกันและความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น
ข้อดีของคาร์บอนไฟเบอร์ในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ:
1. ความแข็งแกร่งและความแข็งจำเพาะสูง: คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีชื่อเสียงในด้านอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม ช่วยให้วิศวกรการบินและอวกาศสามารถออกแบบโครงสร้างน้ำหนักเบาโดยไม่ลดทอนความแข็งแกร่ง จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและประสิทธิภาพโดยรวม
2. ความแข็ง: คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแกร่งโดยธรรมชาติ ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่ดีเยี่ยม ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ ซึ่งส่วนประกอบต่างๆ จำเป็นต้องรักษารูปร่างไว้ภายใต้แรงกดตามหลักอากาศพลศาสตร์และทางกล และต้านทานการเสียรูป
3. ความต้านทานต่อความล้า: คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความทนทานต่อความล้าที่ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่รับภาระแบบวน เช่น โครงสร้างปีกและลำตัว ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานและความทนทานของโครงสร้างการบินและอวกาศ
4. ความต้านทานการกัดกร่อน: คาร์บอนไฟเบอร์ไม่เป็นสนิมซึ่งแตกต่างจากโลหะ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศซึ่งมักต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ระดับความสูงและอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง
5. ความยืดหยุ่นในการออกแบบ: วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ ทำให้การออกแบบมีความยืดหยุ่นมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นประโยชน์ในการบินและอวกาศ ซึ่งการพิจารณาด้านอากาศพลศาสตร์และโครงสร้างมักต้องการการออกแบบที่ซับซ้อนและคล่องตัว
6. การนำไฟฟ้า: คาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้า ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศบางอย่าง เนื่องจากสามารถใช้เพื่อกระจายไฟฟ้าสถิตและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้มีฟังก์ชันเพิ่มเติมในการออกแบบเครื่องบิน
7. ความเสถียรทางความร้อน: คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความเสถียรทางความร้อนที่ดี ทำให้สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงโดยไม่มีการเสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่สำคัญสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศที่ส่วนประกอบอาจสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ร้อนจัดระหว่างการบิน
8. ค่าบำรุงรักษาที่ลดลง: ความทนทานและความต้านทานการกัดกร่อนของคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ช่วยลดค่าบำรุงรักษาสำหรับส่วนประกอบด้านการบินและอวกาศตลอดอายุการใช้งาน ขยายระยะเวลาการบำรุงรักษาและเพิ่มความน่าเชื่อถือ
