Проширење примене угљеничних влакана - лопатице хеликоптера за ваздухопловство, или слетање на Марс.
НАСА-ин хеликоптер Ингенуити Марс истражује кратер Језеро на Марсу, док НАСА инжењери тестирају лопатице од угљеничних влакана на Земљи за следећу генерацију Марсових хеликоптера. Ови хеликоптери су дизајнирани да надмаше перформансе Ингенуитија, посебно за мисију повратка узорка на Марс планирану за 2030-те.
Атмосферски притисак на површини Марса је мањи од 1% оног на Земљи, а његова површинска гравитација је око једне трећине. Због овог изузетно ниског површинског притиска, брзина ротора Ингенуити-а мора бити између 2400 и 2900 обртаја у минути (рпм) да би летио на Марсу. Ово је знатно више него на Земљи, где је хеликоптерима обично потребно само 500 до 600 о/мин за лет.
Ингенуити има четири лопатице од угљеничних влакана распоређене у два ротора који се супротно ротирају, што значи да се окрећу у супротним смеровима, са распоном од 1,2 метра и раде при горе поменутим брзинама ротора од 2400 до 2900 о/мин. Поред тога, Ингенуити је тежак отприлике 1,8 килограма на Земљи, али због Марсове гравитације која је само једну трећину Земљине, тежи само 0,68 килограма на површини Марса.
За следећу генерацију Марсових хеликоптера, инжењери НАСА-ине Лабораторије за млазни погон (ЈПЛ) у Пасадени дизајнирају лопатице које су 10 центиметара дуже од оних код Ингенуитија, са другачијим дизајном и већом снагом.
Предности угљеничних влакана у примени у ваздухопловству
Композити од угљеничних влакана нуде неколико предности у погледу перформанси у ваздухопловној индустрији које традиционални метални материјали не поседују, омогућавајући им да ефикасно раде у тешким условима простора и обезбеђују дуготрајну употребу.
Висок однос чврстоће и тежине: Композити од угљеничних влакана су познати по свом изузетном односу снаге и тежине. Ова карактеристика омогућава инжењерима ваздухопловства да дизајнирају лагане структуре без угрожавања снаге, чиме се побољшава ефикасност горива и укупне перформансе.
Укоченост: Карбонска влакна инхерентно поседују крутост, пружајући одличан структурални интегритет. Ова крутост је кључна у примени у ваздухопловству, где компоненте морају да задрже свој облик и да се одупру деформацијама под аеродинамичким и механичким оптерећењима.
Отпорност на умор: Композити од угљеничних влакана показују добру отпорност на замор, што их чини погодним за компоненте изложене цикличним оптерећењима, као што су структуре крила и трупа. Ово својство помаже да се продужи животни век и издржљивост ваздухопловних структура.
Отпорност на корозију: За разлику од метала, угљенична влакна не кородирају, што је повољно за примене у ваздухопловству које су често изложене тешким условима околине (нпр. велике висине и различите температуре).
Флексибилност дизајна: Композити од угљеничних влакана могу се обликовати у сложене облике, омогућавајући већу флексибилност дизајна. Ово је посебно корисно у области ваздухопловства, где аеродинамичка и структурна разматрања често захтевају сложене и модернизоване дизајне.
Елецтрицал Цондуцтивити: Угљенична влакна показују електричну проводљивост, што може бити корисно за одређене примене у ваздухопловству, помажући да се расипају статички електрицитет и електромагнетне сметње, пружајући на тај начин додатну функционалност у дизајну авиона.
Термичка стабилност: Композити од угљеничних влакана показују добру термичку стабилност, што им омогућава да издрже високе температуре без значајне деградације. Ова карактеристика је критична у примени у ваздухопловству, јер компоненте могу бити изложене екстремној топлоти током лета.
Смањени трошкови одржавања: Издржљивост и отпорност на корозију композита од угљеничних влакана доприносе нижим трошковима одржавања ваздухопловних компоненти током њиховог животног циклуса, продужавајући интервале одржавања и повећавајући поузданост.
