Anglies pluošto pritaikymo išplėtimas – kosminių sraigtasparnių mentės
NASA „Ingenuity Mars“ sraigtasparnis tyrinėja Jezero kraterį Marse. Tuo pačiu metu NASA inžinieriai taip pat išbando anglies pluošto mentes Žemėje naujos kartos Marso sraigtasparniams, kurie būsimose Marso misijose, ypač 2030-aisiais planuojamoje Marso mėginio grąžinimo misijoje, pranoks „Ingenuity“.
Atmosferos slėgis ir paviršiaus gravitacija Marso paviršiuje yra atitinkamai mažesni nei 1% ir trečdalis Žemės paviršiaus slėgio. Būtent dėl šio itin žemo paviršiaus slėgio „Ingenuity“ greitis Marse gali skristi nuo 2400 iki 2900 aps./min. Tai daug daugiau nei Žemėje, nes sraigtasparniams paprastai reikia tik 500–600 aps./min.
„Ingenuity Mars“ sraigtasparnis naudoja keturias anglies pluošto mentes, kad suformuotų du priešingai besisukančius rotorius, o tai reiškia, kad jie sukasi priešingomis kryptimis, jų atstumas yra 1,2 metro, o greitis yra nuo 24{8}}0 iki 2900 aps./min., kaip minėta aukščiau. Be to, „Ingenuity“ Žemėje sveria apie 1,8 kilogramo, bet kadangi gravitacija Marse yra tik trečdalis Žemės, „Ingenuity“ Marso paviršiuje sveria tik 0,68 kilogramo.
Naujos kartos Marso sraigtasparniams NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) Pasadenoje inžinieriai konstruoja 10 centimetrų ilgesnius nei „Ingenuity“ sraigtasparnių mentes, kurių dizainas skiriasi ir yra stipresnis.
Kokie yra anglies pluošto taikymo pranašumai aviacijos ir kosmoso srityje?
Anglies pluošto kompozitai turi įvairių eksploatacinių privalumų, kurių tradicinės metalinės medžiagos neturi kosmoso srityje. Jie gali efektyviai išnaudoti savo mechanines savybes atšiaurioje erdvės aplinkoje ir būti naudojami ilgą laiką.
1. Didelis stiprumo ir svorio santykis: anglies pluošto kompozitai yra žinomi dėl puikaus stiprumo ir svorio santykio. Ši funkcija leidžia aviacijos ir erdvėlaivių inžinieriams kurti lengvas konstrukcijas nepakenkiant stiprumui, o tai padeda pagerinti degalų efektyvumą ir bendrą našumą.
2. Standumas: pats anglies pluoštas turi standumą, kuris užtikrina puikų struktūrinį vientisumą. Šis standumas yra labai svarbus aviacijos ir kosmoso reikmėms, kur komponentai turi išlaikyti savo formą ir atsispirti deformacijai, veikiant aerodinaminėms ir mechaninėms apkrovoms. 3. Atsparumas nuovargiui: anglies pluošto kompozitai turi gerą atsparumą nuovargiui, todėl jie tinka dalims, kurias veikia ciklinės apkrovos, pavyzdžiui, sparnų ir fiuzeliažo konstrukcijoms. Ši savybė padeda pagerinti kosmoso konstrukcijų tarnavimo laiką ir ilgaamžiškumą. 4. Atsparumas korozijai: Skirtingai nuo metalų, anglies pluoštas nerūdija, o tai naudinga aviacijos ir kosmoso reikmėms, kurios dažnai susiduria su atšiauriomis aplinkos sąlygomis, pvz., dideliame aukštyje ir kintančioje temperatūroje. 5. Dizaino lankstumas: anglies pluošto kompozitai gali būti suformuoti į sudėtingas formas, suteikiant didesnį dizaino lankstumą, o tai ypač naudinga aviacijos ir kosmoso srityje, nes dėl aerodinaminių ir struktūrinių aplinkybių dažnai reikia sudėtingų ir supaprastintų konstrukcijų. 6. Elektros laidumas: anglies pluoštas yra laidus, o tai naudinga tam tikroms aviacijos ir kosmoso reikmėms ir gali būti naudojama statinei elektrai bei elektromagnetiniams trukdžiams išsklaidyti, suteikiant papildomų funkcijų orlaivių projektavimui. 7. Terminis stabilumas: anglies pluošto kompozitai turi gerą šiluminį stabilumą, todėl jie gali atlaikyti aukštą temperatūrą be reikšmingo skilimo. Ši savybė yra labai svarbi aviacijos ir kosmoso srityse, nes skrydžio metu dalys gali būti veikiamos itin karštoje aplinkoje. 8. Sumažėjusios priežiūros išlaidos: anglies pluošto kompozitų ilgaamžiškumas ir atsparumas korozijai padeda sumažinti aviacijos ir kosmoso komponentų priežiūros išlaidas per visą jų eksploatavimo laiką, taip pailginant priežiūros intervalus ir padidinant patikimumą.
