碳纤维及其复合材料广泛应用于航空航天等领域。其中,树脂基碳纤维复合材料可用于制造飞机、、火箭等*行器的部件
重量轻而且强度优良。新-代民用客机如波音787,其结构中复合材料的占比超过了50% ,机翼蒙皮等部位大
采用碳纤维复合材料。碳纤维复合材料的使用不仅降低了飞机的重量,还增加了使用寿命。因此,在小型无人机领域,碳纤
维复合材料也得到了广泛的应用。
一、为什么小型无人机要采用碳纤维复合材料:小型无人机重量轻(起飞重量一般不超过7kg) ,载荷较小,飞行高度低(不高于500m) ,速度慢(0- 300km/h) ,续航时间通常较短动力系统较弱等。但由于起降场地小,飞行作业环境复杂则又要求飞机具有一定抗毁伤能力。目前,主流的微小型*行器包括固定翼飞机和多旋翼飞机,以及小型旋翼直升机。传统的微小型无人机通常采用轻木结构框架表面加以热缩蒙皮,或者是采用EPP等材质发泡成型;对多旋翼而言,机体通常采用铝合金型材,或者塑料。这些材料虽然重量轻,但是强度刚度不够,在外力的冲击下,轻而易举的就受到损伤,于是碳纤维增强树脂等材料便成为了更好的选择。
二、碳纤维复合材料在小型无人机上的应用优势
碳纤维一般不单独作为材料使用 ,常被加工成织物、毡、席、带、纸等,或者作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷等材料中,作为碳纤维增强复合材料。对于小型*行器,大面积应用碳纤维材料的部位在机翼机翼既要承受全机的载荷,气动升力和阻力,也要承受拉力,扭力,剪切力等。而小型*行器的重量要求十分苛刻,有限的电池容量、更多的任务载荷等的种种原因,每减轻1g重量,无人机的飞行性能都可能会得到巨大的提升。所以减重便是碳纤维复合材料应用在无人机的结构中的大优势。
用碳纤维复合材料制造无人机需要注意哪几点?
注意点一:在使用碳纤维复合材料时,传统的评判标准主要是看比强度和比刚度两方面,对碳纤维材料其它方面的性能往往重视不够。在碳纤维无人机的应用中,碳纤维材料是机体的重要材料,但是并非是全部材料。所以,必须考虑到碳纤维材料与其他材料的融合性以及匹配程度。在关注碳纤维材料部分的抗拉伸强度和抗拉伸模量外,还需要对无人机结构的完整性能进行考量与测评。
注意点二:碳纤维复合材料与金属材料在机理上有着很大的差异性,因此在结构设计上必须从复合材料的性能特征出发,否则采用其替代金属的效果不一定能达到预期。
注意点三:小型无人机的构造体系比较复杂,不同的结构应使用不同的复合材料,例如,薄蒙皮的碳纤维复合材料与中厚蒙皮的碳纤维复合材料之间的性能就有很大的差别,所以应根据小型无人机的整体需求,对不同结构的不同需求进行综合评定,这对碳纤维材料的应用来说至关重要。
用无人机展现外需和军贸同方向协力效用,即一方面获益中国军方的大量列装要求,产生的中国用无人机销售市场的兴盛;另一方面,我国用无人机军贸出入口将逐渐进行。其次,用无人机因为在飞控技术性、驱动力传动装置等无人机关键技术上有着更高的技术要求,依然是无人机制造市场,市场前景依然未来可期。
与许多人驾驶飞机对比,用无人机具备重量轻、重量较轻、工程造价低、方便使用、零伤亡、应用限定少、隐秘性好、效费比高等学校突显特性。这促使当代用无人机的每日任务范畴已由传统式的上空、竞技场观查和惩戒骑评定等扩张到竞技场抑止、对地进攻、阻拦、空中等行业,运用普遍。
无人机是智能化战斗关键的行业之一。将来没有人战斗飞机场不但会在竞技场上与许多人战机共渡难关,乃至在一些标准下还将会彻底取代许多人战机,变成将来上斗的主要装备,因而无人机将来市场前景宽阔。
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