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无人机使用碳纤维复合材料的4大优点

时间:2020-06-12 16:11:55|来源:|编辑:|点击:

  碳纤维复合材料以其特有的性能,广泛运用在国防航空领域。碳纤维质轻、强度大、刚度大、耐热耐腐蚀,因此在无人机风靡的时候,科技研发人员也在考虑把碳纤维复合材料运用到无人机的外壳当中。可以更好地减轻质量。

  由于无人机在结构设计中不需要考虑人的生理承受能力限制,能更专注的针对无人机的机动性能进行设计,使其在材料选用上具有—些有别于载人飞机的新特点。再加上无人机往往被用来执行空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等特殊任务,也使得碳纤维复合材料在多个方面都体现出了其应用优势。

  1、可整体—体化成型

  无人机往往具有高度翼身融合的飞翼式总体气动外形,需要在结构上采用大面积整体—体化成型技术。而碳纤维复合材料在模拟和仿真计算后,不仅可以通过模压成型、热压罐外固化成型等工艺进行大面积—体化整体成型,可以引入自动化流水线生产工艺,提高效率,大大降低生产制造成本,非常适合大规模制造无人机的机身结构。

  和传统金属材料相比,复合材料具有比强度和比刚度高、热膨胀系数小、抗疲劳能力和抗振能力强的特点,以某无人机厂商量身定制的碳纤维无人机部件为例,根据厂商反馈,使用了碳纤维材料的无人机相较传统材质无人机,整体重量减轻了约25%-30%。

  2、比强度和比刚度大

  相比于其他复合材料,在满足无人机机体相同强度和刚度的前提下,碳纤维复合材料高比强度和高比刚度的特性能够大大减轻无人机的机身质量,降低无人机的载荷成本,对无人机结构的轻质化、小型化和高性能化意义重大,以确保无人机拥有更长的飞行距离和飞行时间。

  无人机复合材料结构设计中常使用到的是复合材料的轻质、高比强度比模量等特性。主要通过增强材料(碳纤维、玻璃纤维等)良好的力学性能和基本材料(树脂)的粘结作用两者有机的结合而成。

  3、耐腐蚀和耐热性好

  碳纤维复合材料还具有优异的耐腐蚀和耐热性能,能够耐受自然界中的水和多种介质的腐蚀以及热膨胀的影响,可满足无人机各种环境条件下长储存寿命的特殊要求,降低使用维护的寿命周期成本。

  复合材料本身具有可设计性,在不改变结构重量的情况下,可根据飞机的强度刚度要求进行优化设计;在设计制造技术上满足了大多数无人机在高度翼身融合结构所需的大面积整体成型这一特点。

  4、可植入芯片或合金导体

  碳纤维复合材料还可以植入芯片和合金导体,形成具有高科技的结构整体,可在恶劣环境下长期使用,且不会破坏植入的设备性能,能够可靠执行特殊任务。

  随着消费级无人机市场的崛起,以及碳纤维复合材料技术的进步,未来碳纤维在无人机领域的应用不可估量。

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