Dieses magische Material kann Flugzeugen eine sicherere Landung ermöglichen!

Ein Flugzeug ist ein sehr komplexes Transportmittel. Es ist nicht nur groß und schwer, es fliegt auch sehr schnell. Um eine sichere Landung zu gewährleisten, müssen viele Teile des Flugzeugs eng zusammenarbeiten. Zu den kritischsten Teilen gehören dabei die Bremsbeläge.

Wenn ein Flugzeug landet, muss es auf einer Landebahn begrenzter Länge seine Geschwindigkeit auf Null reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt sind die Bremsbeläge enormer Reibung ausgesetzt und es entsteht eine hohe Temperatur von etwa 1.000 Grad Celsius. Bei Regen, Schnee, Staub und anderen Witterungsbedingungen wird die Belastung noch größer.

Derzeit sind Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffe zweifellos die beste Wahl!

Vielleicht finden Sie diesen Namen etwas seltsam. Warum gibt es zwei Zeichen für „Kohlenstoff“? Ist es falsch geschrieben?

Das stimmt. Das erste „Carbon“ bezieht sich auf die Kohlenstofffaser und das zweite „Carbon“ bezieht sich auf die Kohlenstoffmatrix. Sie werden zu einem „Team“ kombiniert, das nicht nur seine jeweiligen Stärken ausspielt, sondern auch den magischen Effekt von 1+1>2 erzeugt.

Vergleicht man Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffe mit Stahlbeton, so sind die Carbonfasern die Stahlstäbe, während die Carbonmatrix der Beton ist, der die Carbonfasern verbindet und schützt.

Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe sind nicht nur leicht und beständig gegen hohe Temperaturen, sondern verfügen auch über die einzigartigen Eigenschaften der Verschleißfestigkeit, hohen Festigkeit und langen Lebensdauer. Auch ihre Tragfähigkeit ist im Vergleich zu anderen Materialien mit gleichem Gewicht höher. Daher wird es häufig in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt verwendet. Die Bremsbeläge unseres im Inland produzierten Großflugzeugs C919 bestehen daraus.

Nicht nur Flugzeugbremsbeläge, sondern auch bemannte Raumfahrzeuge, Raketen, Flugkörper und andere Flugkörper, insbesondere zukünftige Hochgeschwindigkeitsflugzeuge, kommen ohne Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffe nicht aus.

Wenn ein Flugzeug in der Atmosphäre fliegt, entsteht Reibung mit der Atmosphäre, wodurch die Oberflächentemperatur des Flugzeugs ansteigt. Wenn er mit sehr hoher Geschwindigkeit durch die Atmosphäre fliegt, wird die Reibung zwischen seiner Außenfläche und der Atmosphäre stärker, wodurch hohe Temperaturen von über 2.000 Grad Celsius entstehen. Bei solchen Temperaturen schmelzen oder verdampfen gewöhnliche Materialien schnell, was zur Zerstörung des Flugzeugs führt.

Zur Lösung dieses Problems sind Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffe derzeit eine unverzichtbare Wahl. Denn es schmilzt nicht nur bei ultrahohen Temperaturen nicht, sondern behält auch weiterhin seine einzigartigen hervorragenden „Fähigkeiten“. Lassen Sie mich Ihnen sagen, unsere bemannte Raumsonde der Shenzhou-Serie nutzt es!

Wussten Sie? Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe sind so leistungsstark, doch die Forschung und Entwicklung in meinem Land war einst ein Desaster.

In den 1980er Jahren konnte mein Land Flugzeuge nur aus dem Ausland importieren. Bremsbeläge an Flugzeugen unterliegen einem Verschleiß und müssen regelmäßig ausgetauscht werden. Allerdings verfügten wir damals nicht über die Technologie zur Herstellung von Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffen, geschweige denn zur Produktion solcher Bremsbeläge, sodass wir diese zu einem hohen Preis im Ausland einkaufen mussten.

Da Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe über einzigartige und hervorragende Eigenschaften verfügen, sind sie für verschiedene Raketen, Flugkörper usw. unverzichtbar, weshalb das Ausland ihre Exporte einschränkt. Das Ergebnis ist, dass wir für die Bremsbeläge, die wir dieses Mal kaufen, nicht nur keine Garantie für ein nächstes Mal haben und jederzeit die Gefahr einer „Lieferunterbrechung“ besteht, sondern dass auch die Technologie zur Materialaufbereitung strikt blockiert ist. Damals wurde China auf diesem Gebiet von anderen dominiert.

Diese Situation beunruhigte den Wissenschaftler Huang Boyun und er war entschlossen, ein Carbon/Carbon-Bremsmaterial mit chinesischen Eigenschaften herzustellen. Also begann er mit seinem Team jahrzehntelange Forschungen.

Da es zunächst keine Informationen gab, auf die ich zurückgreifen konnte, konnte ich den Fluss nur überqueren, indem ich die Steine ​​ertastete und es weiter versuchte. Jeder Versuchszyklus dauert mehrere Monate. Während dieser Zeit öffneten sie alle paar Dutzend Tage die Ofentür, entnahmen Proben, testeten verschiedene Indikatoren, legten sie nach der Verarbeitung wieder in den Ofen und warteten gespannt auf die Ergebnisse.

Im Sommer beträgt die Temperatur in Changsha in der Provinz Hunan, wo sie leben, oft fast 40 Grad Celsius, was die Stadt zu einer wahren „Hochofenstadt“ macht. Der Ofen, den sie für Experimente verwenden, hat eine Innentemperatur von über 1.000 Grad Celsius, und im Labor selbst beträgt die Temperatur oft bis zu 50 Grad Celsius oder sogar mehr. Huang Boyun und sein Team setzten ihre Forschungen trotz der sengenden Hitze fort. Als sie die Hitze nicht mehr ertragen konnten, gingen sie nach draußen, um sich „abzukühlen“.

In den ersten Jahren ernteten sie jedoch nur einen Haufen schwarzer Kohlenstoffblöcke, die sie selbst nicht verstehen konnten, und sie konnten nur immer wieder Experimente durchführen …

Im entscheidenden Moment des Experiments wurde Huang Boyun krank und musste operiert werden. Er hatte gerade eine Operation beendet und hatte keine Zeit zum Ausruhen, also eilte er sofort zurück ins Labor.

Durch diese harte Arbeit konnten sie im September 2000 ein ihrer Meinung nach gutes Muster vorlegen. Voller großer Erwartungen führte ich also einen simulierten Bremstest durch, der jedoch letztendlich ein Fehlschlag war! Nach 12 Jahren waren alle erdenklichen Taktiken ausprobiert worden und alle waren äußerst frustriert.

Huang Boyun sagte, dies seien die „dunkelsten und schmerzhaftesten Tage“ gewesen. Aber er konnte nicht aufgeben. Er musste das Team beruhigen und dazu bringen, sich wieder der schwierigen Forschungsarbeit zuzuwenden.

Er sagte allen: „Wissenschaftliche Forschung kann nicht ohne Misserfolge auskommen. Misserfolge sind nicht schlimm. Der Schlüssel liegt darin, nicht so schnell aufzugeben. Wir müssen die Symptome finden und die richtigen Medikamente verschreiben. Wir müssen dieses Projekt gut durchführen, selbst wenn es uns das Leben kostet!“

Dank der Bemühungen aller wurde in ihren Händen endlich ein leistungsstarkes Bremsmaterial für die Luftfahrt mit guter Effizienz und geringen Kosten geboren – ein Carbon/Carbon-Verbundmaterial, und die „Fesseln“, die den Hals hielten, wurden endlich gelöst!

Nach 20 Jahren unzähliger Experimente wurde diese „harte Nuss“ im weltweiten Materialbereich schließlich vom Team von Huang Boyun mit dem Wort „China“ bedruckt. Aus diesem Grund wurde er als eine der „Personen, die China im Jahr 2005 bewegten“ ausgewählt!

Auch heute noch ist das Team von Huang Boyun auf der Suche nach neuen Durchbrüchen. Sie haben eine noch magischere, verbesserte Version von Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen mit einer Betriebstemperatur von über 3000 Grad Celsius entwickelt.

Das Leben geht weiter und die wissenschaftliche Forschung hört nie auf! Die geheimnisvolle Kohlenstoff-/Kohlenstoffwelt wartet darauf, von Ihnen erkundet zu werden. Weitere magische Materialien warten auf Ihre Kreation und Erfindung.

Von nun an heißt es: Weiter so!

Quelle: Chongqing Industrie-Universität-Forschungszusammenarbeit Förderungsvereinigung

Autor: Pan Fusheng, Mitglied der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, Professor der Universität Chongqing, Vorsitzender der Chongqing Association for Science and Technology

Rezensionsexperte: Mao Yi, Chefexperte der Chongqing Science Communication Expert Group, Professor am Chongqing Electronic Engineering Vocational College

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