碳纤维无人机的铺层设计要点
江苏博实科技：与传统金属材料相比，碳纤维复合材料具有密度低、比强度高、比模量高、抗疲性能优良、可设计性强等一系列优点，在无人机的应用中越来越广泛。碳纤维复合材料在材料和工艺上具有很强的设计性，铺层角度与顺序不同，力学性能也完全不同，而无人机结构属于各个位置受力差异较大的结构，所以不同的位置改变铺层层数和铺层顺序就显得十分重要。
无人机以质量最小为优化设计目标，同时考虑制造工艺可行性，采用自由尺寸优化、尺寸优化和铺层顺序优化相结合的设计方式，对提高其性能有着很大的优势。江苏博实碳纤维在无人机应用领域已深耕多年，不仅在民用无人机上有着丰富的应用案例，更是与多家JG单位有着长期合作关系。《产品浏览：碳纤维无人机（图）》
在博实碳纤维看来，除了轻量化高强度的要求，还需要根据碳纤维复合材料的特性，按照机身结构外形一体化设计理念，研制出适用于无人机的碳纤维复合材料设计及工艺体系。
为了充分的应用碳纤维复合材料性能，要采用铺层优化的方法对无人机机身设计进行优化。优化设计的第一阶段采用OptiStruct开展自由尺寸优化，优化每个单元每-个纤维方向铺层的厚度，确定碳纤维复合材料每一个纤维方向铺层的厚度分布。第二阶段采用OptiStruct开展尺寸优化，优化每个纤维方向铺层的厚度，确定每个纤维方向铺层层数。第三阶段采用OptiStruct开展铺层顺序优化，使铺层顺序满足铺层设计要求，获得最终铺层方案。
碳纤维无人机的设计中，铺层方向应按强度、刚度要求确定，为满足层合板力学性能要求，虽可以设计任意方向铺层，但从分析、设计和工艺角度，通常采用四个方向铺层，即0°、45°、-45°、90°四个铺层角度。为简化层合板分析与设计，应尽量采用成对的±45°铺层。受拉、压为主的构件，应以0°铺层居多为宜。铺层相对于板的中面应对称布置，避免固化过程中由于弯曲、拉伸、扭转等耦合效应引起翘曲变形和树脂裂纹。如果层压板有些铺层无法实现对称，可将非对称铺层尽量靠近中面布置。
在碳纤维无人机外壳的设计中，可采用一体成型的工艺，可以减少约60%的零部件，而且省去了组装的步骤，芯片、合金刀体的植入使碳纤维复合材料成为智能材料。无人机往往具有高度翼身融合的飞翼式总体气动外形，需要在结构上采用大面积整体-体化成型技术。
而碳纤维复合材料在模拟和仿真计算后，不仅可以通过模压成型、热压罐外固化成型等工艺进行大面积-体化整体成型，还可以引入自动化流水线生产工艺，提高效率，大大降低生产制造成本，非常适合大规模制造无人机的机身结构。