飞机应用

在飞机行业,碳纤维复合材料(CFRP)已成为通过减轻飞机重量来提高燃油效率的不可或缺的材料。
用于从主翼、机身等一级结构材料到座椅/底板等二级结构材料的广泛用途,
今后也有望应用于发动机部件等新的用途。
下面介绍发动机结构导向翼的应用实例。

世界首创的

发动机结构导向翼

在民用飞机发动机结构导向翼中被采用 2022 空中客车公司的新型机A320neo用发动机PW1100G-JM的风扇结构部件采用了PAN基中模量级别碳纤维。PW1100G-JM是由美国Pratt&Whitney、德国MTU Aero Engines AG、一般财团法人日本飞机发动机协会(JAEC)三方成立的共同事业体International Aero Engines LLC (IAE LLC),通过跨国合作共同开发的民用飞机引擎。世界上首次对结构导向翼进行了复合材料化,该结构导向翼配置在风扇内部,从引擎前部吸入空气。

通过民用飞机引擎风扇口径的大型化,燃料消耗减少15%,并实现低噪声

  • 作为可实现风扇大型化的材料,使用了重量轻且具有高强度性能的碳纤维复合材料(CFRP)
  • 通过用结构导向翼将机翼部件和结构部件一体化,进一步实现了轻量化
  • 通过实现风扇直径大型化的先进齿轮系统“Geared Turbo Fan”,从而降低风扇转速,实现了高推进效率并降低了噪音

PW1100G-JM采用先进齿轮系统“Geared Turbo Fan”,旁通比约为12倍,接近现行V2500的3倍,凭借该高旁通比实现了高推进效率(低油耗)和低噪声。
通过将以往使用的钛和铝替换为重量轻且具有高强度的碳纤维树脂(CFRP)复合材料,在保持可以承受鸟类碰撞的强度的同时,实现了发动机的大口径化,为发动机的轻量化和燃料效率的改善做出了很大的贡献。


另外,此次采用的结构导向翼还兼具支撑风扇外壳结构部的功能,实现了进一步的轻量化。

注)旁通比:
是指涡轮风扇发动机中,只在风扇内流动而不在发动机内流动的空气(旁通空气)与在发动机内流动的空气的流量比。旁通比越大,亚音速下的发动机推进效率越高,低速时的燃料消耗率越低,发动机的排气噪声也越低。

兼具能够承受鸟类碰撞的(鸟击)的耐冲击性能和生产率的热塑性树脂CFRP

假定民用飞机引擎的风扇结构部件在航行中与鸟发生碰撞(鸟击)。鸟击后,为了保证结构部件的健全性,要求具备高耐冲击强度。

模量级别碳纤维具有非常高的耐冲击性能,在热塑性树脂CFRP中使用可实现高生产率,从而被PW1100G-JM结构导向翼采用。

此外,按照航空航天质量管理体系“JISQ9100”进行严格的质量管理,开发、生产和销售广泛适用于从飞机结构材到内饰材的材料。

今后,随着飞机引擎的大型化,对轻量化材料的需求会越来越多,我们期待CFRP复合材料应用的扩大。以结构导向翼中采用本公司的碳纤维为契机,本公司将努力扩大碳纤维在飞机引擎零部件上的应用。