Ar$\chi$i-纺织复合材料：用于 lightning strike 防护的可拉伸混合纺织复合材料
应用物理
2025-11-04 v1
摘要
碳纤维增强聚合物 (CFRP) 因其优异的比机械性能和抗腐蚀性而广泛应用于航空航天和风力发电行业。然而，其较高的电阻率使其易受雷击损伤，需添加表面雷击防护 (LSP) 层。传统 LSP 系统（如铜网或展开箔）虽能减轻雷击损伤，但难以在复杂几何形状上进行拉伸，且可能引入易脱层区域。本文提出了一种新型制造策略，通过在纺织碳纤维复合材料中编织不锈钢纱线，制造可拉伸的混合 LSP 复合材料。我们变更金属纱线与碳纱线的比例和堆叠配置，以评估在准静态电弧作用和模拟雷击下的损伤演化。结果表明，嵌入混合层的复合材料在两种电弧冲击下显著降低了表面温度、穿透损伤和质量损失。采用本文提议的 LSP 层的复合材料还显示出更高的屈曲模量和强度保持率。由于高空乘用车 (AAM) 受飞行高度较低的飞行器面临显著的雷击安全挑战，因此本文提出的混合复合材料可作为在 AAM 车辆中包覆复杂形状的有效且可拉伸的 LSP 方案，提供增强的安全性和防护能力。
引用
@article{arxiv.2511.01145,
title = {Ar$\chi$i-Textile Composites: Drapable Hybrid Woven Composites for Lightning Strike Protection},
author = {Hridyesh Tewani and Vincent Scheerer and Madison Owens and Emilio Cumbajin and Camila De Leon and MD Rashid Hussain and Pruthul Kokkada Ravindranath and Rachel Van Lear and David Jack and David Wallace and Pavana Prabhakar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.01145},
year = {2025}
}