无人机作为一种高科技产物,使用范围很广泛,可以进行航拍、勘测、测绘、植保灌溉等,无人机的工作原理和飞机一样,轻质量才能提高无人机的承载能力和续航能力,一般无人机外壳采用的是工程塑料,目前已逐渐被碳纤维复合材料取代。
江苏博实碳纤维科技有限公司在碳纤维无人机零部件设计与制作上有着非常丰富的经验,并且多家无人机厂家均保持着良好的供应合作关系,对无人机领域制造更是有着自己的见解。下面就让江苏博实来为大家讲解一下碳纤维复合材料作为无人机轻量化材料的理由。
一、轻量化高强度
铝合金的比重在金属材料中相对来说较低,密度一般在2.2-2.8g/cm^3左右,根据加入合金元素的不同而不同,抗拉强度在300MPa左右,弹性率及刚性较低。铝本身是很容易受腐蚀的材料,但铝合金的抗腐蚀性能很好,它在空气中能形成一层氧化膜,具有很好的抗氧化抗腐蚀性能。与铝合金材料相比碳纤维复合材料的密度只有1.6g/cm^3,强度比钢材还要高,且抗震、耐高温、耐低温、热膨胀系数低,和铝合金相比更胜一筹。
二、设计灵活
碳纤维复合材料结构构型设计灵活多变,三明治夹芯结构也是一种重要的结构减重方法。这种方法多用于较为大型的无人机机体部件,在小型无人机中也是一种可以考虑的方案。三明治夹芯结构在承受弯曲载荷时,上下面板之间存在一定的距离,结构上反而能获得更大比例的刚性。以碳纤维增强复合材料作为蒙皮,芯材可选用XPS、EPP、PMI等具有一定硬度和抗压能力的轻质泡沫塑料,三明治夹芯结构不仅能减轻重量,还能满足强度需求,并且在一定程度上可以降低企业的生产成本。》》》》拓展阅读:《碳纤维蜂窝复合材料应用于无人机的制作》
三、成型工艺
碳纤维复合材料的成型工艺包括:编织缠绕、真空辅助成型、RTM、真空热压罐、模压等等。无人机需要高度翼身融合的飞翼式总体气动外形,所以在气动外形上要尽量做到精准。因此,江苏博实建议,使用碳纤维复合材料制作无人机机体时,尽可能地采用大面积的一体化成型工艺。因为一体化整体成型还可以避免因分片制备部件、拼接组装等带来的连接问题和连接赘重,从而实现结构减重。
从目前看来,碳纤维复合材料的价格要比铝合金高,但随着碳纤维制品的生产技术提高,价格的降低指日可待。碳纤维的轻量化可以减少无人机的能源消耗,对环境保护也有重要意义,从长远角度看,经济效益显著。江苏博实碳纤维拥有十多台碳纤维复合材料成型设备,研发团队无人机轻量化经验丰富,可以为您提供更优质的服务。
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