碳纤维无人机外壳,难以取代的新材料

目前,复合材料在无人机领域已成为主要结构材料,如使用碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、蜂窝夹层复合材料等。通常,无人机除机身的龙骨、梁和隔框、起落架等结构件采用铝合金外,机翼、尾翼及各种天线罩、护板、蒙皮等结构件均大量使用复合材料。另外,在中小型无人机上,木质材料、轻型塑料、塑料薄膜等非金属材料也得到大量使用。复合材料的应用对无人飞机结构轻质化、小型化和高性能化已经起到了至关重要的作用。 很多材料商也在开发更适合无人机的材料,如聚赛龙,已研发无人机专用塑料。

玻璃纤维复合材料

无人机的机身材料采用复合材料

复合材料的优点一:和传统金属材料相比,复合材料具有比强度和比刚度高、热膨胀系数小、抗疲劳能力和抗振能力强的特点,将它应用于无人机结构中可以减重25% ~30%。树脂基复合材料具有结构重量轻、复杂或大型结构易于成型、设计空间大、比强度和比刚度高、热膨胀系数小等诸多优点。

复合材料的优点二:复合材料本身具有可设计性,在不改变结构重量的情况下,可根据飞机的强度刚度要求进行优化设计;在设计制造技术上满足了大多数无人机在高度翼身融合结构所需的大面积整体成形这一特点。

复合材料的优点三:无人机复合材料结构设计中常使用到的是复合材料的轻质、高比强度比模量等特性。主要通过增强材料(碳纤维、玻璃纤维等)良好的力学性能和基本材料(树脂)的粘结作用两者有机的结合而成。

综上既可以有强度支撑无人机机体架构,又能够最大程度上摆脱引力不受中立影响的复合材料,融合了下面三种材质:

①碳纤维:一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维"外柔内刚",质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性。

②玻璃纤维:玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差。

③树脂:指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态,有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲,可以作为塑料制品加工原料的任何高分子化合物都称为树脂。

碳纤维无人机外壳

目前无人机外壳件一般采用工程塑料,但逐渐被碳纤维复合材料替代。碳纤维复合材料重量轻、比刚度大、强度高,可以一体制作出各种外形结构。是目前应用无人机外壳最优材料,而且不可替代。

碳纤维无人机外壳

无人机作为一种高科技产物,可以航拍、图像传输、地理勘测、植保浇灌、测绘等,如今的使用范围很广,在多个领域都有涉及。它的工作原理和飞机一样,质轻高强才能更好工作,新兴材料碳纤维的优异特性,让它成为制造无人机的材料。

无人机的制造材料非常多样,早期的无人机制造材料多为铝合金,还有小部分钛合金、钢材等。金属材料的强度高,但重量重,比强度、比刚度普遍较低,导致无人机的有效载荷系数小,并且容易反射雷达信号形成二次波段,如果在军事方面使用的话非常不利。碳纤维材料正好能弥补这些缺点,它比强度高、电磁屏蔽效果好,下面山东英特力新材料就给大家讲解一下选用碳纤维制造无人机的理由。

碳纤维制造无人机

碳纤维材料质轻而高强,物理化学性能都非常好,如今的航拍机、植保机、模型玩具飞机等飞行器都偏向于使用这种高新材料,深受人们欢迎。性能方面:和金属相比,铝合金的重量算是低的,根据加入合金元素的不同而不同,密度一般在2.2~2.8g/cm^3左右,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,阻止腐蚀的进一步发生。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。

碳纤维管的成型工艺多样,可以使用缠绕、模压、拉挤以及热压罐成型。和铝合金材料相比,它一体成型方便,可减少零配件的使用,简化结构,减轻重量。

碳纤维的价格要比铝合金高,不过随着经济的发展,它的价格逐渐趋于平民化。而且使用轻质的碳纤维材料,能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。

大多数金属的疲劳极限是其抗拉强度的30%~50%,而碳纤维复合材料的疲劳极限可达到抗拉强度的70%~80%,在使用过程中减少突发性事故,安全性高,寿命长。现在的无人机都倾向于使用碳纤维材料。

碳纤维无人机具体优点

碳纤维无人机具体优点有:

1、轻质高强。重量只有钢材的四分之一,强度却超过钢材四倍之多,材料稳定性非常好。

2、抗老化、使用寿命长。和金属材料不同的是碳纤维耐腐蚀、防生锈、耐盐雾等特点,可长时间使用。

3、安全性好、抗冲击好、可设计性高。碳纤维的高强度可抵抗飞行时受到的强大阻力,不小心操作失误,撞击到其它物品也不用担心损坏。

3、外形美观。黑色的编织纹路十分潮流时尚,深受到年轻人的喜爱。

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