1970年代以降、航空業界での複合材料の使用が増加しています。航空機構造の製造に使用される従来の材料には、アルミニウム、鋼、チタンが含まれます。複合材料の主な利点は、軽量化と組み立ての簡素化です。性能上の利点と航空機の構造重量の削減は、軍用航空機の複合材料の開発の主な推進力です。民間航空機はますます燃料経済に焦点を合わせていますが、複合材料の開発の主な推進力は、生産と保守のコストを継続的に削減することです。
1960年代の終わりに、強化繊維としての高性能炭素繊維が予備的な商品化を達成し、連続炭素繊維で強化された高性能樹脂ベースの複合材料が誕生しました。炭素繊維は、炭素含有量が90％以上の炭素材料であり、他の高性能繊維と比較して、比強度、比弾性率が最も高いため、機械的特性に優れています。さらに、炭素繊維は、低密度、高温耐性、耐食性、耐摩擦性、電気および熱伝導率、電磁シールド、および容易な処理などの優れた特性も備えています。そのため、炭素繊維は軍事・民間産業のさまざまな分野で広く使用されており、航空宇宙におけるその卓越した貢献が特に注目されています。
炭素繊維複合材料の比強度と比弾性率は、同様の機能を持つ他の航空宇宙合金よりも何倍も高くなっています。つまり、同じ引張強度と引張弾性率の下で、製品が性能要件を満たしている場合、炭素繊維製品の重量は合金製品の重量よりもはるかに軽くなります。この利点は、大幅な軽量化効果に変換できます。これにより、航空機の重量が増加し、航続距離が広がり、エネルギーを節約できます。飛行機で1グラムの重量を減らすと、1グラムの金よりもはるかに大きくなる可能性があることを理解する必要があります。業界の専門家は、飛行機の重量を1キログラム減らすごとに、経済的利益が500万米ドル増加することに相当すると指摘しています。
炭素繊維複合材料の方が安定性に優れています。炭素繊維複合材料の安定性は、耐食性と耐疲労性に具体化されています。長距離飛行の場合、飛行機は風に乗って雨に乗らなければならないことが多く、風と太陽は避けられません。空気中の硫化物や雨水中のさまざまな酸塩基物質は、航空機の表面を絶えず侵食しています。炭素繊維複合材は、合金よりも耐食性と耐疲労性が高く、経済的メリットもあります。航空機の生涯コストを削減します。
実際、炭素繊維複合材料には、熱膨張係数が低い、温度変化による航空機の胴体の変形が少ない、全体的な構造が最適化されている、航空機の組み立てに使用される部品が削減されているなど、他にも多くの利点があります。効率の向上、優れた電磁シールド。これにより、航空機はミッションを実行する際のステルス性能が向上し、発見が容易になりません。
上記のこれらの特性により、炭素繊維複合材料が航空分野で広く使用され、航空分野の新しい最愛の人になることができます。同時に、炭素繊維技術の綿密な研究により、炭素繊維の生産量は増加し続け、品質は向上し続け、全体的な価格は着実に下落します。近い将来、ますます高性能で高品質の炭素繊維複合材料が航空産業に適用され、人間の航空宇宙産業に多大な貢献をすることが信じられています。
