早期无人机的制作材料多为铝合金,还有一小部分钛合金、 钢材,属材料的强度高,但是质 量偏重, 并且比强度和比刚度较低,导致无人机
的有效载荷系数小,而碳纤维材料正好能够弥补这些缺点,其比强度和比刚度在现有结构材料中十分突出,能够增加无人机的有效载荷系数,提高.
安全性。在满足使用强度的同时,碳纤维还是一种的减重材料,其密度仅有1.7g/cm3 ,是铝合金的60% ,能够有效实现结构的轻量化,并且,碳纤维检具纺织纤维的柔软性,可塑性强,能够通过结构的优化,实现一体成型吗,减少了不必要的零配件,在-定程度上也减轻的重量。
大多数金属材料的耐疲劳极限是其抗拉强度的30%- 50% ,而碳纤维复合材料的耐疲劳极限能够达到抗拉强度的70%-80% ,并且碳纤维复合材料本身的抗拉强度就要比多数金属材料。综合而言,碳纤维复合材料所具备的一系列优点,已经成为制作无人机外壳的。
无人机采用碳纤维的原因其实有下面这些：
1、抗拉强度和比弯曲刚度大：相比较于别的高分子材料，在考虑无人机机体同样抗压强度和弯曲刚度的前提条件下，碳纤维高分子材料高抗拉强度和高比弯曲刚度的特性能够极大的缓解无人机的外壳重量，减少无人机的负载成本，对无人机结构的轻质化、微型化和化实际意义很大，以确保无人机具备更长的飞行距离和飞行时间。
2、可整体一体化成型：无人机平常要具备高度翼身结合的飞翼式总体气动式外观设计，要结构类型选用规模性整体一体化成型加工工艺。
3、耐腐蚀和耐热性好：碳纤维高分子材料还具备出色的耐腐蚀和耐热性能，能够耐受大自然中的水和多种多样介质的腐蚀及其热膨胀的危害，可考虑无人机各种各样自然环境条件下长储存寿命的注意事项，减少运用维护的寿命周期成本。
4、可嵌入芯片或铝合金电导体：碳纤维高分子材料还能够嵌入芯片或铝合金电导体，产生具备智能的结构整体，可在极端自然环境下长期性运用，且不容易毁坏嵌入的机器设备特性，能够靠谱的实行紧急任务。 那当下无人机中被广泛运用碳纤维的无人机主要有这样的三种：
碳纤维无人机：新式装备无人机选用碳纤维外壳，具备起落快速、运用灵便、人员伤亡风险低、费用不高等优点，可实地采集数据并快速传输到指挥系统，恶件的发展形势，供组织者做好分辨和决定该类无人机还能够多方位大区域地做好实地勘测，它是平常监控设备的，尤其是对紧急事件等特殊情况的即时了解具备关键的功效。
农用植保/喷洒型碳纤维无人机：喷洒型的碳纤维无人机在工作时要确保更佳的药液喷洒匀称度，其雾滴穿透力比机车喷药高些
测绘工程用碳纤维无人机：在测绘工程用无人机中，碳纤维复合材料凭借重量轻、强度大的优势一样能够充分发挥出突显的功效。
在航空航天领域的碳纤维复合材料制品应用是什么样的呢?
在航空航天领域传统的采用多采用金属材料，因为高强度、耐高温、高比模量等特征非常好的保证了我们在航空航天领域的研发和科技的推动。那在航空航天领域中研究发现，如果能够减重1千克，大约能够节省下1万美元的燃料，那在材料使用上面的科研就是我们研发的方向，还能非常好的提升火箭、飞船的负荷质量，所以对于航空航天材料的重量和质量是非常值得去关注的点。
在航空航天领域还有一个非常重要的点就是耐高温性能，碳纤维复合材料是通过碳纤维束和树脂进行预浸到固化形成碳纤维预浸料，那在这个过程中，为了更好的保证碳纤维复合材料耐高温的性能，就可以进行树脂添加物，使得成型后的碳纤维制品具备非常好的耐高温性能。
在整个航空航天材料的选择上面就需要有重量轻、强度高、耐高温、变形小的特点，这一系列的特征都指向了碳纤维复合材料，当然钛合金也可以，但是钛合金的资源太少，这也是为什么国家大力扶持碳纤维企业的原因，在国外技术不共享的情况，国内大力推进碳纤维复合材料研发的重要原因。
那碳纤维在航空航天领域的应用中，大尺寸的碳纤维还没有生产的先例，现在主要是进行一些小零部件的生产，然后进行机加工组装，常见的有飞机尾翼，利用蒙皮进行长桁组成，通过模具使得碳纤维制品进行组合在一起，然后再进行热压罐成型。
除了飞机尾翼，还有非常平尾、垂尾等。那在航空航天领域，我们被广泛运用的有整流罩、前缘、舱门以及内部的材料选用，很好的保证了航空飞船的性能表现，在一定程度上减少了整体的重量，那在航天飞船的桶身应用，采用多段桶身的生产后，然后进行组成，从而生产出碳纤维复合材料的航空壁体，在这个过程中特别重要的地方就是衔接处。
自动铺丝技术是在纤维缠绕和自动铺带技术的基础上发展起来的一种先进复合材料成型技术，对降低碳纤维复合材料构件制造成本，提高生产效率和构件性能方面具有极大的作用。
与一般的碳纤维复合材料成型技术相比，自动铺丝技术可以实现每一根丝束的独立夹紧、切断和重送，甚至是每个丝束都能有各自的铺放速度，并根据构件形状自动切纱以适应边界，减小废料率，并通过局部加厚、加筋、开口铺层补强等方式满足多种设计要求，适应大曲率复杂构件的自动化成型，特别适合带窗口的机身段、机翼大梁及带凹凸面的翼面铺放。
但是国内在该方面的技术起步很晚，南京航空航天大学在“九五”期间才开始调研该项目，后来，哈尔滨工业大学、武汉理工大学、北京航空制造工程研究所等才陆续着手该技术的相关研究。
而国外在该技术方面起步较早，美国在上世纪70年代就开始了自动铺丝技术的研究，经过几十年的发展，该技术在美国和欧洲的航空工业中得到了成熟和广泛的应用，例如波音B787“梦想”飞机在机身、机翼、垂尾、平尾、地板梁、后承压框等部位中大量使用了碳纤维复合材料，其中机身高达23%部分的碳纤维复合材料就是采用自动铺料技术完成的。
目前国内的、复杂曲面的碳纤维复合材料构件基本上仍以手工铺叠为主，自动铺丝技术只在大飞机项目中的部位如碳纤维复合材料翼梁中得到使用，至于自动铺放设备的研制和实际应用基本上还还处于刚起步的阶段，这种状况极大地制约了碳纤维复合材料结构件在航空领域的大规模应用。
以上信息由专业从事碳纤维制品厂商的星河运动于2024/4/28 9:33:26发布
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