L'economia a bassa quota

Porta un nuovo orizzonte di crescita per la fibra di carbonio

(1) Compositi in fibra di carbonio: il materiale chiave per la realizzazione di veicoli aerospaziali leggeri
La fibra di carbonio è un materiale in fibra con oltre il 90% di contenuto di carbonio, caratterizzato da numerose proprietà come bassa densità, elevata resistenza specifica e alto modulo. La sua resistenza alla trazione può superare di oltre 9 volte quella dell'acciaio, della lega di alluminio e della lega di titanio a parità di peso, mentre il suo modulo elastico può essere più di 4 volte quello dell'acciaio, della lega di alluminio e della lega di titanio. Questi vantaggi rendono la fibra di carbonio una scelta ideale per ottenere leggerezza nei veicoli aerospaziali. Applicando materiali compositi in fibra di carbonio alla costruzione delle strutture della carrozzeria e dei componenti interni dell'aeromobile, è possibile ridurre significativamente il peso dell'aeromobile, ridurre al minimo il consumo energetico e aumentare la resistenza strutturale e la sicurezza. L’utilizzo di compositi in fibra di carbonio nella costruzione degli eVTOL può aiutare a ridurre il peso complessivo dell’aereo del 30%-40%.

Compositi lunghi in fibra di carbonio nel campo degli UAV

I materiali compositi lunghi in fibra di carbonio vengono sempre più applicati nel campo degli UAV (Unmanned Aerial Vehicle), svolgendo un ruolo cruciale nel migliorare le prestazioni degli UAV, estendere il tempo di volo e migliorare la durata e l'affidabilità.

Ecco le principali applicazioni e vantaggi dei compositi lunghi in fibra di carbonio nel settore UAV:

1. Miglioramento della resistenza e della rigidità delle strutture UAV
I compositi lunghi in fibra di carbonio hanno una resistenza specifica e una rigidità specifica estremamente elevate, che consentono loro di sopportare carichi pesanti pur rimanendo leggeri. Utilizzando compositi lunghi in fibra di carbonio nelle strutture degli UAV come fusoliera, ali, eliche e carrello di atterraggio, la resistenza e la rigidità dell'UAV possono essere notevolmente migliorate, garantendo che possa resistere ad ambienti di volo complessi e operazioni ad alta velocità.

2. Riduzione del peso ed estensione del tempo di volo
Il peso è un fattore chiave che influenza il tempo di volo degli UAV. I compositi lunghi in fibra di carbonio sono estremamente leggeri ma offrono un'eccellente resistenza, che aiuta a ridurre il peso complessivo dell'UAV. Ciò, a sua volta, migliora l’efficienza della batteria e prolunga il tempo di volo. Il design leggero è particolarmente importante nei piccoli UAV e negli aerei elettrici a decollo e atterraggio verticale (eVTOL).

3. Miglioramento della resistenza agli urti e della durata
L'elevata tenacità dei compositi lunghi in fibra di carbonio consente agli UAV di mantenere un'eccellente resistenza agli urti e durata in caso di collisioni o condizioni meteorologiche estreme. In particolare nei gusci esterni e nei componenti strutturali critici degli UAV, i compositi in fibra di carbonio prevengono efficacemente i danni strutturali, riducendo i costi di manutenzione.

4. Resistenza alla corrosione e adattabilità ambientale
I compositi in fibra di carbonio hanno un'eccezionale resistenza alla corrosione, che li rende ideali per gli UAV utilizzati in ambienti difficili come elevata umidità o esposizione all'acqua salata. Ciò rende i compositi lunghi in fibra di carbonio un'ottima scelta per applicazioni nel monitoraggio marino, nell'irrorazione agricola e in altre missioni che richiedono una forte resilienza ambientale.

5. Prestazioni di schermatura elettromagnetica
I compositi lunghi in fibra di carbonio possiedono alcune proprietà di schermatura elettromagnetica, che aiutano a ridurre le interferenze da fonti elettromagnetiche esterne sui sistemi elettronici interni dell'UAV. Ciò è fondamentale per il volo stabile degli UAV in ambienti complessi, in particolare per i sistemi di trasmissione e comunicazione dati.

6. Migliorare la sicurezza
Grazie all'eccellente resistenza alla fatica e alla resistenza all'invecchiamento dei compositi in fibra di carbonio, prolungano efficacemente la durata degli UAV, riducendo il rischio di guasti dovuti al degrado dei materiali. Ciò contribuisce a migliorare la sicurezza del volo.


Esempi di applicazione:
Piccoli UAV di consumo:Molti UAV consumer di fascia alta, come alcuni modelli di DJI, hanno iniziato a utilizzare compositi in fibra di carbonio nelle loro strutture corporee, in particolare nelle ali e nei telai di supporto, per migliorare le prestazioni di volo e la durata.

UAV militari: Gli UAV militari, che richiedono elevata durabilità, resistenza e capacità invisibili, utilizzano ampiamente compositi in fibra di carbonio lunga. Questi materiali non solo riducono il peso ma migliorano anche la resistenza strutturale e le caratteristiche invisibili.

Aerei elettrici a decollo e atterraggio verticale (eVTOL): Gli eVTOL hanno requisiti estremamente elevati per la riduzione del peso. I compositi lunghi in fibra di carbonio sono materiali strutturali ideali per gli eVTOL. Utilizzando questi materiali, gli eVTOL possono ottenere progetti leggeri garantendo allo stesso tempo resistenza e rigidità sufficienti, migliorando così la portata e l'efficienza del volo.