小型碳纤维无人机的应用优势分析
江苏博实科技：无人机(UAV)是一种有动力、可远距离控制、可携带多种设备执行任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。它主要由无人机平台、地面站设备( 含无线电控制、任务设备通讯与控制、发射回收装置等)以及有效载荷三部分组成。
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、卫星、火箭等飞行器的部件重量轻而且强度高抗疲劳性能优良。新一代民用客机如波音787， 其结构中复合材料的占比超过了50%，机翼蒙皮等部位大量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。（产品浏览：碳纤维无人机（图））
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，主流的微小型飞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。
对于小型飞行器，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。而小型飞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最大优势。
三、碳纤维三明治夹心结构在小型无人机上的应用
对于大型飞机而言，其机身主要采用薄壳结构，机翼以翼肋复合蒙皮。在小型无人机上并不能照搬该种结构，这里面有成本、成型工艺等众多因素的影响。研究人员发现，碳纤维三明治夹芯结构能够减少这些影响。
三明治夹芯结构在具有在保持力学性能的同时显著减轻重量的能力。因此，在三明治夹芯复合材料的应用变得越来越广泛。上下两层蒙皮选用碳纤维树脂复合板材，芯材使用XPS、EPP、PMI等的具有一定硬度和抗压能力的轻质泡沫塑料，通过一定的工艺，使之形成碳纤维织物-芯材-碳纤维的复合夹心结构。
随着碳纤维复合材料在航空、航天领域应用的越来越广泛，小型无人机上也越来越多的采用碳纤维复合材料。随着无人机技术的高速发展，无人机使用的门槛也在不断降低，小型无人机也开始进入人们的生活中，成为一项越来越普及的消费品，并且随着碳纤维复合材料技术的不断升级，其市场潜力无限。