Che cosa è il modulo e l'applicazione della fibra di carbonio ad alto modulo in aerospaziale?

La fibra di carbonio è ampiamente utilizzata nel campo aerospaziale. In termini di componenti, fibra di carbonio è un termine generale per un tipo di fibra con un contenuto di carbonio superiore al 95%, che ha un modulo specifico molto elevato e una resistenza specifica. Tra questi, la fibra di carbonio ad alta resistenza si riferisce a fibre ad alta resistenza (resistenza maggiore di 4.5GPa) e modulo moderato (modulo è generalmente 230GPa a 310GPa), mentre la fibra di carbonio ad alto modulo ha un contenuto di carbonio superiore al 98% e un modulo di almeno 370GPa, ma la resistenza tende ad essere bassa. Se non si ha idea di modulo e resistenza, si può capire così: un bastone dello stesso spessore, con entrambi i lati fissati orizzontalmente, con un peso di peso appeso al centro, in questo momento, il centro del bastone si piega verso il basso. Per lo stesso peso di pesatura, più alto è il modulo del bastone, quindi meno il bastone si piega verso il basso. Come capire la forza? È ancora questo bastone, il peso nel mezzo viene aggiunto a 50kg e il bastone è rotto. Quindi, 50kg diviso per l'area della sezione trasversale del bastone è la forza del bastone.

I materiali più forti sono più forti?  

Per i materiali strutturali non è così semplice. Ad esempio, se un edificio è stato utilizzato per molto tempo e alcune travi e colonne sono danneggiate, la rigidità dell'edificio sarà scarsa e la rigidità qui corrisponde al modulo. Se la rigidità di una struttura è scarsa, sotto la stessa vibrazione esterna, la frequenza di risonanza dell'oggetto diventerà più bassa, quindi è facile risuonare con la sorgente di vibrazione esterna e la vibrazione della risonanza è dannosa in una certa misura. Al fine di migliorare la rigidità dell'edificio, un metodo relativamente semplice è quello di rafforzare, ispessire le colonne e aumentare la rigidità.

Lo stesso vale per i veicoli aerospaziali.

Per far sì che missili, razzi e droni raggiungano i loro obiettivi in modo preciso e stabile, è necessario garantire la stabilità dell'aeromobile durante il volo. Cioè, "il corpo deve essere rigido". Quindi, come risolverlo? Uno dei metodi è quello di rendere la struttura più spessa e il materiale del corpo del proiettile dovrebbe essere selezionato con alto modulo e materiale spesso, in modo che la resistenza alla deformazione sia forte. Tuttavia, i veicoli spaziali devono essere leggeri, il che è una contraddizione. In questo momento, è necessario scegliere materiali leggeri e forti, come la polvere di fibra di carbonio. Attualmente, molti modelli utilizzano ancora fibra di carbonio ad alta resistenza, cioè fibra di carbonio ad alta resistenza e basso modulo. Perché questo tipo di fibra di carbonio può soddisfare i requisiti di progettazione. Tuttavia, in alcuni casi, le fibre di carbonio ad alta resistenza hanno resistenza in eccesso e modulo insufficiente. Ad esempio, le ali di grande formato e le strutture di supporto dei veicoli spaziali hanno tutte una cosa in comune. Il rapporto di snellezza della struttura è molto alto ed è facile da vibrare quando è disturbato durante il volo. Quando la frequenza di vibrazione è vicina alla frequenza naturale della struttura, si verificherà la Risonanza, che ovviamente influenzerà la stabilità dell'aeromobile. Per limitare la risonanza, è necessario aumentare la frequenza naturale di basso ordine della struttura, in modo che nessuna o meno risonanza si verifichi durante il volo. Per aumentare la frequenza naturale, è necessario aumentare la rigidità della struttura. Queste applicazioni pongono quindi requisiti molto elevati in termini di rigidità strutturale, nonché severi vincoli di peso e volume. In questo momento, i progettisti strutturali "inviteranno" la fibra di carbonio ad alto modulo ad apparire. Utilizzando fibra di carbonio ad alto modulo, la rigidità della struttura può essere migliorata garantendo al contempo la resistenza sotto il peso strutturale limitato, rendendo l'aereo più stabile. Pertanto, possiamo dire che è la fibra di carbonio ad alto modulo che dà alla navicella le sue "ossa d'acciaio".