复合材料提高了对速度的需求

复合材料提高了对速度的需求

设身处地为赛车手着想,他的整个心态都以速度和性能为导向。 

相对于其他汽车的优势,即使是很小的优势,也可能是输赢的区别。当然,驾驶者必须完成他的工作,但这是碳纤维等复合材料可以提供一点额外魅力的地方。是的,选择的材料对赛车的影响很大。

让我们看看使用纤维增强聚合物 (FRP) 如何影响车辆的运行方式。

赛车需要强大的引擎 ─ 这是方程式的一部分。一辆轻便而强劲的汽车使赛车技师能够调整汽车以快速通过弯道。另一部分来自驱动程序。

多年来,代托纳 500 和印第安纳波利斯 500 等锦标赛的赛车都是用金属制成的。然而,大型发动机和其他汽车部件可能非常重,这会使车辆减速。

赛车的理想情况是生产一种重量轻但功能强大的车辆,并且可以在转弯时快速机动,而不会导致驾驶员失去控制或车辆转弯。 

它始于 1980 年代,当时赛车和赛车零件制造商开始在其产品中加入碳纤维。碳纤维非常坚固、轻薄。

满足赛车手的需求

碳纤维汽车零件使赛车队能够制造出重量轻且易于驾驶员驾驶的快速车辆。赛车手选择一种材料而不是另一种材料的一个重要标准是耐用性。由于竞技比赛给他们的车辆带来了很大压力,因此驾驶员必须确信他们的车辆能够通过一圈而不会破裂或出现压力迹象。正因为如此,汽车零件必须由经久耐用的材料制成 ,能够承受不断的敲打。 

另一个标准是材料必须坚固。当承受高压时,汽车零件需要保持完整性。为了满足这些要求,许多汽车零件都是用钢制成的,这可能很重。相比之下,碳纤维比钢更坚固、更硬、更轻。它的强度大约是钢的 5倍,刚度是钢的 2 倍。这些特性使其成为需要坚固汽车部件的赛车的合适材料。与钢制零件相比,碳纤维汽车零件可以实现更高水平的性能。

碳纤维重量轻,这意味着赛车可以达到更好的速度。由于碳纤维可以承受元素的强大力量,它使驾驶员更容易操作。

热导率和膨胀

赛车会产生大量热量。赛车队之所以使用碳纤维,是因为他们知道尽管他们的汽车会产生大量热量,但碳纤维部件不会受到影响。有关复合材料为何如此坚固的更多信息,请单击此处下载我们的拉挤成型指南

当碳纤维用于赛车时,赛车会更轻、更结实且使用寿命更长。因此,驾驶员可以将汽车推到极限,而不必担心汽车会散架。碳纤维是热和电的良好导体。虽然使用的树脂基体是良好的绝缘体,但碳纤维本身并不绝缘。

碳纤维用于将热量从其来源吸走并使其消散而不是积聚(金属可能会发生这种情况)。复合材料作为一个整体可以提供一定程度的隔热,因为树脂可以防止热量传递到碳纤维,这以及耗散可以导致热源处的温度较低。

一个典型的例子来自新款 雪佛兰克尔维特 Stingray,它采用轻型空气动力学设计,带有弧形后保险杠,有助于减轻车辆的总重量。克尔维特——美国最受欢迎的汽车之一——以其圆滑、曲线优美的车身风格而闻名。牢记这一点,雪佛兰工程师为 Corvette 设计了弯曲的纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料组件。

Corvette Stingray 的后保险杠由 60% 的碳纤维和 40% 的树脂制成,由于在拉挤成型工艺的铸造部分采用了镀铬钢模具,因此其后保险杠略呈圆形。该 工艺中 使用的特种树脂是聚氨酯丙烯酸酯。重量减轻意味着新款 6.2 升 V8 发动机 Corvette 在高速公路上的油耗约为 27 英里/加仑。

Corvette ── 与其他类似的汽车一样 ── 会产生大量热量,尤其是在高速行驶时。使用拉挤产品制造这样的汽车可以防止过热和热损坏。FRP 复合材料在暴露于自然环境时有助于防止锈蚀和侵蚀。

如果车辆是 钢制的,风、水、阳光和灰尘都会随着时间的推移而生锈或腐蚀。有了碳纤维等材料,汽车爱好者就不必担心这些问题了。

玻璃钢车

Kreisel 保时捷 910e是一款全电动玻璃纤维超级跑车,采用双电动机和低风阻轿跑车车身风格。这种甜蜜的旅程可以在 2.5 秒内从零加速到 60 英里/小时,并且比它的前辈更强大。保时捷 EV 已被重新归类为超级跑车,与本身是混合动力车型的迈凯轮 P1 属于同一类别。

该车型重量轻,仅重 2,425 磅——这是一个很大的减轻,因为大多数保时捷车型的重量在 3,200 到 5,100 磅之间。双电动机由一系列可输出 53 kWh 的锂离子电池供电。这种 EV 动力总成产生 490 马力和 568 磅-英尺的扭矩,提供比传统保时捷 911 Carrera 更强的性能。

除了在赛车中受到青睐的复合材料外,复合材料还经常用于赛车运动和小体积高端/豪华车辆。这两个领域的增长仍在继续。

全球市场

根据Grandview Research的数据,2019年全球汽车复合材料市场规模为207.6亿美元。从2020年到2027年,该市场预计将以7.5%的复合年增长率(CAGR)增长。在发达国家,严格的排放控制法规以及对 轻质材料日益增长的需求预计将推动对 汽车复合材料的需求

此外,汽车制造商也屈服于来自政府、环保组织和严格的污染控制规范的压力。Grandview Research 的报告继续补充说:“影响燃油效率和车辆排放的最关键因素之一是整备质量。减轻整备质量可以大大提高燃油效率,从而减少车辆污染。”

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