小型无人机普遍具有载荷小、飞行高度低、速度慢、续航工夫短等功能优势，由于作业环境复杂，机体的毁伤频率也比拟高，传统的铝合金等金属材质曾经远远不能满足无人机在功能方面的开展需求。碳纤维复合资料具有高比强度和高比刚度，能大大加重无人机的机身分量，从而降低无人机的载荷本钱和添加无人机的无效载荷量，延伸机体的飞行间隔和飞行工夫，对无人机构造的轻质化、小型化和高功能化意义严重，成为新一代无人机的理想资料。从资料自身来说，运用碳纤维复合资料至多能比铝合金资料减重30％以上，但是在实践的使用中，要想最大化地表现出碳纤维复合资料的轻量化优势还需从以下几个方面着手。

  应用铺层设计减重：

  碳纤维复合资料具有高度的各向异性，复合资料纵向（纤维方向）的弹性模量和强度较强，横向（垂直纤维方向）的弹性模量和强度则绝对较弱。可以经过铺层构造的合理设计，应用复合资料的非对称和非平衡铺层发生的耦合效应，把复合资料构造刚度和构造弹性完满结合起来，使碳纤维复合资料的优权力学功能方向沿构造的传力途径布置，从而无效应用了每一丝束的承载才能，最大限制地发扬出其力学功能优势。

  以无锡智上新材为一款重载四旋翼无人机提供的碳纤维部件为例，这款无人机最大降落分量为25kg，最大无效载荷为11kg，轴距为1700mm，空载续航为40min，满载续航为20min，客户要求该款无人机的构造强度和构造波动性平安系数都要到达2.0。这款无人机全体构造次要包括中心板、机臂和起落架这三局部。无锡智上新材次要担任碳纤维机臂和中心板局部的制造。其中，机臂尺寸长610mm，宽37mm、高47mm。无锡智上新材发现当机臂在运用碳纤维复合资料【0°】7的铺层方案时，机臂的构造强度及波动性均高于设计强度及波动性系数2.0的要求。而强度及波动性过剩必定招致构造资料冗余，添加了有效机重，给飞行效率及本钱带来负面影响。因而，必需经过碳纤维复合资料的铺层优化，使机臂既能满足设计强度和波动性的要求，又能坚持绝对最低的机体分量。无锡智上新材经过屡次实验比拟，选择采用碳纤维复合资料【0°】4的铺层方案，这样，单根机臂分量仅有130g，相比【0°】7的铺层减重了60g，零件完成减重240g。异样，在碳纤维复合资料优良的抗拉压功能保证下，中心板也采用碳纤维铺层优化方案，采用上中心板【0°/45°/90°/45°】s，下中心板铺层为【0°/45°/90°】s。这样，整个中心板的分量仅为377g，完成了能满足设计强度及波动性要求下的最轻分量。

  应用夹芯构造减重：

  碳纤维复合资料构造构型设计灵敏多变，三明治夹芯构造也是一种重要的构造减重办法。三明治夹芯构造就是在绝对较厚的芯材两侧贴附薄却有足够刚度的面板，这种构造在接受弯曲载荷时，上上面板之间存在一定的间隔，构造上反而能取得更大比例的刚性。以碳纤维加强复合资料作为蒙皮，芯材可选用XPS、EPP、PMI等具有一定硬度和抗压才能的轻质泡沫塑料，使之构成碳纤维-芯材-碳纤维的复合夹芯构造。这种三明治夹芯构造在坚持力学功能的同时还能明显加重分量，尤为重要的是还可以在一定水平上降低本钱。这种办法多用于较为大型的无人机机体部件，在碳纤维医疗床板中也较为罕见，在小型无人机中也是一种可以思索的方案。

  应用一体化成型工艺减重：

  碳纤维复合资料的成型工艺包括：编织缠绕、真空辅佐成型、RTM、真空热压罐、模压等等。无人机需求高度翼身交融的飞翼式总体启动外形，所以在气动外形上要尽量做到精准。因而，无锡智上新材建议，运用碳纤维复合资料制造无人机机体时，最好采用大面积的一体化成型工艺。而且，一体化全体成型还可以防止因分片制备部件、拼接组装等带来的衔接成绩和衔接赘重，从而完成构造减重。

  从目前状况看，在无人机上运用碳纤维复合资料是加重机体分量和加强机身机翼构造强度的无效途径，但是这也需求适用于无人机的碳纤维复合资料在资料设计及工艺体系方面停止配合，才干最大化地表现和应用碳纤维复合资料的特殊优势。

来源：飞机E族，原载地址：http://www.feijizu.com/news/20180706/11164.html欢迎分享本文！